张 涛 王顺晔 洪 利 高 强 韩智明 邱忠超

1）防灾科技学院，电子科学与控制工程学院，河北 三河 065201 2）河北省地震动力学重点实验室，河北 三河 065201

3）廊坊师范学院，电子信息工程学院，河北 廊坊 065000

引言

地震计已被广泛应用于地震信号监测、地震预报预警、工程勘察和监测、矿井系统及矿井安全等领域（陈瑛等，2013）。差容式地震计是高分辨率、宽频带的地震计，其发展方向是具有更宽的频带范围。为使频带范围变宽，可降低机械摆固有频率，拓展有效频带范围低频段，从而使地震计获取更多的微弱振动信号（Yao 等，2019）。因此，优化机械摆结构，以降低固有频率，从而获得较宽的频带范围，是获得高性能差容式地震计的有效途径。

王余伟等（2013）通过调整悬挂簧片宽度和厚度降低固有频率，扩大地震计频带范围。马洁美等（2010）基于斜对称轴的设计结构，提出了采用差分电容式位移型换能器的设计方法。Yang 等（2014）为有效扩展地震计频带宽度，采用多个簧片悬挂系统的新型结构。作为对机械摆结构优化的重要手段，有限元法被广泛应用于优化设计中，以分析部件受力和固有频率变化。王平等（2014）采用基于变密度法的拓扑优化理论，以提升结构静、动态特性为目标，根据拓扑分析结果重新对平台内框架进行设计，最后通过振动试验系统验证了优化设计的可行性。王兴东等（2017）基于湿模态提出了结构优化方法，优化后获得各阶固有频率，均避开了试验得到的主振频率。研究人员虽对地震计结构优化做了大量研究，但仍不能完全解决机械摆固有频率高的问题，使地震计低频端性能受限。……