刘钢锋 朱 威 邹 彤 林 强

(中国地震局地震研究所，武汉 430071)

MEMS加速度传感器在强震观测中的应用*

刘钢锋 朱 威 邹 彤 林 强

(中国地震局地震研究所，武汉 430071)

提出基于MEMS加速度传感器的强震仪设计方案，并在强震观测中完成了地震加速度数据的采集、触发判断和存储。

MEMS加速度传感器;地震台站;触发判断;强震观测;地震仪器

1 引言

地震观测是研究地震活动的重要手段，传统的地震观测仪器具有体积大、价格高的缺点。为减小仪器体积，提高采样速率，我们利用 ST公司的LIS344ALH加速度传感器、TI公司的ADS1255数模转换器和STM32F103VB处理器，设计了一款新的强震加速度测量仪器，该仪器能够实现多通道实时同步采集和保存地震加速度数据。

2 观测系统整体设计

整个地震观测系统由信号调理、采集、转换、判断保存、报警和传输组成(图1)。系统采用三轴线性MEMS加速度传感器进行观测。当有地震发生时，传感器把加速度信号转变为可输出的电压信号，经过低通滤波进入A/D芯片，处理器把转化的数字信号保存到 SRAM缓存中，当速度达到阈值时，SRAM中的值才保存到SD卡中，并触发报警系统。最后把数据传输到PC机进行数据分析处理。

图1 系统组成框图Fig.1 Block diagram of the system

3 硬件设计

硬件系统主要由以下几个模块组成：

1)MEMS加速度传感器。MEMS加速度传感器要求：三轴、宽频带、低频响应好、加速度和灵敏度满足地震监测要求。设计中传感器采用ST公司的LIS344ALH，该LIS344ALH是一款超紧凑低功耗三轴线性加速度传感器，非线性度低，噪声密度小。加速度传感器采用2.4～3.6 V单电源供电;工作温度范围为-40～+85℃;抗冲击力为10 000 g;检测量程为±2 g或±6 g(一般监测地震±2 g就满足需求)。……