CN101852644B - 震动传感器、使用该传感器的地震报警系统及报警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地震报警设备领域，特别涉及一种水光震动传感器、由该传感器矩阵组成的地震报警系统及报警方法。该传感器的激光发生器发出的光线经过水面的反射后，反射光线照射到光电管上，由光电管将光信号传输到电路模块进行处理；多个所述震动传感器与信息分析模块共同组成了地震报警系统。所述地震报警系统能够达到较高的灵敏度且成本较低，具有很好的可靠性，能够及时准确的对地震进行报警且具有强大的抗干扰能力；结构简单轻便，尤其适用于余震的报警；该地震报警系统主要面向家庭、楼宇、学校、企业或某个城镇，适用于地震多发区的中小范围内的及时报警。
Description
技术领域
本发明属于地震报警设备领域，特别涉及一种水光震动传感器、由该传感器矩阵组成的地震报警系统及报警方法。
背景技术
目前已有很多类型的微震动传感器，利用的原理主要有三种。一种是通过检测震动引起的电磁场的变化来检测震动，如电容探测传感器；一种是利用传感器中对震动敏感部件和惯性静止部件之间的相对运动来获得震动信号，如机械摆震动传感器；最后一种是用光栅探测震动。第一种传感器有结构复杂，测量范围窄等缺点；第二种有灵敏度较低，受到强烈震动后易损的缺点；光栅探测则有造价太高，使用不方便的缺点。
现有的地震报警系统也存在占地面积大，预报不准确，成本高，不利于推广使用的缺点。
发明内容
本发明为了克服现有的微震动传感器的缺点和不足，提供了一种简单实用的水光震动传感器。
本发明采用的技术方案为：储水盒位于下壳体上方，两者以整体结构方式固定于底座上；储水盒的形状为矩形与倒置梯形的组合，并在储水盒顶部设置进水口；在下壳体内、储水盒的两个斜边位置分别安装激光发生器和光电管；在下壳体内安装内置备用电源和电路模块，其中，内置备用电源分别与激光发生器、电路模块连接，电路模块分别与光电管、信号分析模块以及外部电源连接；底座上安装可调节支脚。
所述激光发生器和光电管分别与储水盒的两个斜边垂直安装。
所述储水盒的斜边与水平面的夹角为45°～80°。
本发明提供了一种由所述水光震动传感器组成的地震报警系统，其技术方案为：该系统包括1个信号分析模块，以及3个或3个以上与信号分析模块分别连接的所述震动传感器。
每两个所述震动传感器之间的距离不小于100m。
本发明还提供了一种所述地震报警系统对地震信号的判断及报警方法，包括以下步骤：
(1)计算每个震动传感器的有效震动时间长度，并与所设定的时间参数t进行比较判断；
(2)计算空间面积上有震动信号输出的震动传感器的个数，并与所设定的空间参数n进行比较判断；
(3)时间参数t与空间参数n组成的震动参数满足或者超出所设定的地震界限值，则发出报警信号；
(4)发出报警后，连续一段时间T内再也没有检测到满足震动参数的震动信号，则自动停止报警，或发出纠错信号。
所述震动传感器检测到震动信号后生成一系列的方波信号，所述有效震动时间长度内任意两个相邻的独立方波信号的间隔不大于500ms。
所述时间T为10s。
本发明的有益效果为：
(1)所述水光震动传感器利用光线在水中传播时，光线受到水纹波动而产生偏移的现象，来检测微小震动；这种传感器具有结构简单，灵敏度高，不易损坏，造价低廉等优点；所述传感器能够满足工业，安全监测，科学研究的诸多要求。
(2)所述地震报警系统能够达到较高的灵敏度且成本较低，具有很好的可靠性，能够及时准确的对地震进行报警且具有强大的抗干扰能力；结构简单轻便，尤其适用于余震的报警。
(3)所述地震报警系统主要面向家庭、楼宇、学校、企业或某个城镇，适用于地震多发区的中小范围内的及时报警。
(4)所述水光震动传感器还可以扩展应用于居家防盗、山体滑坡监测等领域。
附图说明
图1为所述震动传感器的结构示意图；
图2为所述震动传感器的俯视图；
图3为所述地震报警系统的结构示意图；
图4为所述系统对时空参数进行判断的流程图；
图5为所述系统对震动标志位进行判断的流程图。
图中标号：
1-底座；2-储水盒；3-激光发生器；4-内置备用电源；5-进水口；6-水；7-光电管；8-电路模块；9-信号分析模块；10-外部电源；11-可调节支脚；12-下壳体。
具体实施方式
本发明提供了一种水光震动传感器、使用该传感器的地震报警系统以及报警方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1和图2所示，该传感器的结构为：储水盒2位于下壳体12上方，两者以整体结构方式固定于底座1上；储水盒2的形状为矩形与倒置梯形的组合，倒置梯形的两个斜边与水平面的夹角为60°，并在储水盒2顶部设置进水口5；在下壳体12内、储水盒2的两个斜边位置分别安装激光发生器3和光电管7，且激光发生器3和光电管7分别与储水盒2的两个斜边垂直；在下壳体12内安装内置备用电源4和电路模块8，其中，内置备用电源4分别与激光发生器3、电路模块8连接，电路模块8分别与光电管7、信号分析模块9以及外部电源10连接；底座1上安装可调节支脚11。
该传感器使用时，通过进水口5向储水盒2注入水6，打开激光发生器3，通过调节水面高度，使激光发生器3发出的光线经过水面的反射，反射到光电管7上，由光电管7接收光信号并输出到电路模块8。
传感器工作状态下，在没有检测到震动信号时，激光发生器3发出的光线经过水面的全反射之后，照射到光电管7上，经过电路模块8处理后，得到稳定的低电平信号，电路模块8上的震动指示灯处于熄灭的状态。当传感器受到震动信号影响后，水面产生表面波纹，使得反射光线发生偏移，较小的表面波纹便可以是反射光线产生较大的偏移，此时光电管7检测到光线的偏移，经过电路模块8处理后得到一个方波信号，使得震动指示灯闪烁，同时将方波信号输出到信号分析模块9，进行后续处理。
调节底座1上的可调节支脚11即可调节反射光线的光点与光电管7的重合面积，从而调节灵敏度。该传感器在使用外部电源10的情况下，还设置内置备用电源4，以保证传感器可以在所有状态下皆可使用。
如图3所示，3个震动传感器分别与信号分析模块9连接，组成了地震报警系统。其中，每两个震动传感器之间的间隔为120m。
所述地震报警系统对地震信号的判断及报警方法，包括以下步骤：
(1)计算每个震动传感器的有效震动时间长度，并与所设定的时间参数t进行比较判断，在此设定时间参数为7s；在有效震动时间长度内任意两个相邻的独立方波信号的间隔不大于500ms。
(2)计算空间面积上有震动信号输出的震动传感器的个数，并与所设定的空间参数n进行比较判断，在此设定空间参数为3；
(3)每隔50ms对时间参数和空间参数进行一次检测，如果时间参数与空间参数组成的震动参数满足或者超出所设定的地震界限值，则发出报警信号；
(4)发出报警后，连续一段10s内再也没有检测到满足震动参数的震动信号，则自动停止报警，或发出纠错信号。
Claims (8)
1.震动传感器，包括底座(1)、储水盒(2)以及下壳体(12)，其特征在于，储水盒(2)位于下壳体(12)上方，两者以整体结构方式固定于底座(1)上；储水盒(2)的形状为矩形与倒置梯形的组合，并在储水盒(2)顶部设置进水口(5)；在下壳体(12)内、储水盒(2)的两个斜边位置分别安装激光发生器(3)和光电管(7)，通过调节储水盒(2)内水面高度，使激光发生器(3)发出的光线经过水面的反射，反射到光电管(7)上；在下壳体(12)内安装内置备用电源(4)和电路模块(8)，其中，内置备用电源(4)分别与激光发生器(3)、电路模块(8)连接，电路模块(8)分别与光电管(7)、信号分析模块(9)以及外部电源(10)连接；底座(1)上安装可调节支脚(11)。
2.根据权利要求1所述的震动传感器，其特征在于，所述激光发生器(3)和光电管(7)分别与储水盒(2)的两个斜边垂直安装。
3.根据权利要求1所述的震动传感器，其特征在于，所述储水盒(2)的斜边与水平面的夹角为45°～80°。
4.一种使用权利要求1所述的震动传感器进行地震监测的地震报警系统，其特征在于，该系统由3个或3个以上所述的震动传感器分别与信号分析模块(9)连接组成。
5.根据权利要求4所述的地震报警系统，其特征在于，每两个所述震动传感器之间的距离不小于100m。
6.一种权利要求4所述的地震报警系统的报警方法，其特征在于，所述地震报警系统对地震信号的判断包括以下步骤：
计算每个震动传感器的有效震动时间长度，并与所设定的时间参数t进行比较判断；
计算空间面积上有震动信号输出的震动传感器的个数，并与所设定的空间参数n进行比较判断；
时间参数t与空间参数n组成的震动参数满足或者超出所设定的地震界限值，则发出报警信号；
发出报警后，连续一段时间T内再也没有检测到满足震动参数的震动信号，则自动停止报警，或发出纠错信号。
7.根据权利要求6所述的报警方法，其特征在于，所述震动传感器检测到震动信号后生成一系列的方波信号，所述有效震动时间长度内任意两个相邻的独立方波信号的间隔不大于500ms。
8.根据权利要求6所述的报警方法，其特征在于，所述时间T为10s。
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