[发明专利]地震烈度仪中的加速度传感器模块及其测量应用方法

权利要求书

1.地震烈度仪中的加速度传感器模块，包括底座板、三个MEMS加速度传感器和数据采集器，三个MEMS加速度传感器与数据采集器电连接，所述数据采集器实时接收三个MEMS加速度传感器的输出信号、并实时记录数据；其特征在于：

所述底座板水平设置；

所述三个MEMS加速度传感器为结构相同的三个单分向MEMS加速度传感器，三个MEMS加速度传感器分别同侧的安装于三个结构相同且呈等腰三角形的印刷电路板上，所述三个等腰三角形印刷电路板的底边和腰相等；

所述三个等腰三角形印刷电路板的等腰边相互邻接形成等腰三角体，等腰三角体的三个相等底边形成正三角形面、且以120°角度为间隔均匀排列的贴紧安装于水平设置的底座板上，所述等腰三角体的顶点中心线垂直于水平设置的底座板；

所述等腰三角体安装于水平设置的底座板上，三个等腰三角形印刷电路板上的MEMS加速度传感器形成UVW坐标系的安装固定连接。

2.根据权利要求1所述的地震烈度仪中的加速度传感器模块，其特征在于，所述底座板为设置有调理电路且分别与三个MEMS加速度传感器和数据采集器电连接的底座电路板。

3.根据权利要求1所述的地震烈度仪中的加速度传感器模块，其特征在于，所述三角形印刷电路板与底座板之间的夹角为θ，夹角θ取值范围为0°＜θ≤60°。

4.根据权利要求1所述的地震烈度仪中的加速度传感器模块，其特征在于，所述三角形印刷电路板为三边相等的等边三角形印刷电路板，三个等边三角形印刷电路板的腰边相互邻接形成等边三角体，所有等边三角形印刷电路板与底座板之间的夹角为60°。

5.地震烈度仪中的加速度传感器模块测量应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将设置有调理电路的底座板水平放置；

步骤二：将三个结构相同的单分向MEMS加速度传感器分别贴面安装于三个结构相同且呈等腰三角形的印刷电路板上；

步骤三：将三个等腰三角形印刷电路板的等腰边相互邻接形成等腰三角体，等腰三角体的三个相等底边形成正三角形面、且以120°角度为间隔均匀排列的贴紧安装于水平设置的底座板上，等腰三角体的顶点中心线垂直于水平设置的底座板，每个等腰三角形印刷电路板与底座板之间的夹角为θ，三个等腰三角形印刷电路板上的MEMS加速度传感器形成UVW坐标系的安装固定连接；

步骤四：三个等腰三角形印刷电路板上的三个单分向MEMS加速度传感器分别通过底座板上的调理电路与数据采集器电连接；

步骤五：由于每个等腰三角形印刷电路板与底座板之间的夹角为θ，则每个等腰三角形印刷电路板上的单分向MEMS加速度传感器与底座板之间的夹角为θ；

步骤六：通电后，等腰三角体上的单分向MEMS加速度传感器输出UWV坐标系加速度信号，经过底座板上的调理电路，数据采集器实时接收三个MEMS加速度传感器的输出信号、并实时记录数据，经公式转换调整后输出XYZ坐标系的加速度信号；

其中，在UWV坐标系中，三个单向MEMS加速度传感器在各自运动方向上的输出分别为a、b、c，根据UWV-XYZ算法得出，在XYZ坐标系中三个垂直轴X、Y、Z三个方向的正交坐标系信号，具体的公式分别为：

Z＝sinθ(a+b+c)，

在XYZ坐标系中三个垂直轴X、Y、Z三个方向，由三个单向MEMS加速度传感器的输出分量a、b、c，根据上式的坐标转换电路公式，计算得出X、Y、Z三个方向的正交坐标系信号。

6.根据权利要求5所述的地震烈度仪中的加速度传感器模块测量应用方法，其特征在于，步骤二中印刷电路板为等边三角形，对应的步骤三中的等腰三角体为等边三角体，对应的步骤五中每个等边三角形印刷电路板上的单分向MEMS加速度传感器与底座板之间的夹角为θ，且θ为60°，则cosθ＝1/2；

根据公式单向MEMS加速度传感器对应的U向加速度信号，经过-2放大电路，通过X分量求和运算电路，与V向加速度信号、W向加速度信号进行求和，再经过1/√6倍放大电路，转换为X分量输出；

根据公式单向MEMS加速度传感器对应的V向加速度信号，通过Y分量求和运算电路，与U向加速度信号、W向加速度信号进行求和，再经过1/√2倍放大电路，转换为Y分量输出；

根据公式Z＝sinθ(a+b+c)，单向MEMS加速度传感器对应的W向加速度信号，通过Z分量求和运算电路，与U向加速度信号、V向加速度信号进行求和，再经过1/√3倍放大电路，转换为Z分量输出。