论文部分内容阅读
地震是一种常见的自然灾害，目前对地震的预报，尤其是准确的短临预报是一个世界性难题。为了避免地震带来的重大灾害损失，寻找一种有效的临震预警方法成为地震研究工作者努力的一个方向。近些年来，科学家们通过对震前地磁异常信号的分析和研究发现，对临震前地磁异常信号的监测可以成为地震临震预警的有效方法之一。论文从地震预警的研究背景出发，讨论了地磁测震的研究现状，在探讨震磁关系的基础上提出了基于地磁异常检测的地震预警系统的设计。该系统工作原理是实时监测地磁场的垂直分量Z和磁北角α，当检测到两个信号发生异常时，系统发出地震告警。考虑到系统的应用环境的不定性，本文提出了一种地磁测量方法：采用三轴磁阻传感器测量地磁场的三轴分量，采用加速度传感器获得仪器的俯仰角和横滚角，通过坐标转换实现磁信号的倾角补偿，最后计算得到需要检测的两个参数Z和α。通过对震前地磁异常信号的分析提出了一种地磁异常阈值判别方法，另外还进行了地震预警系统的硬件和软件设计。在硬件设计中，介绍了传感器和系统芯片的性能特点，完成了电源电路、微控制器电路、磁信号采集电路、姿态角测量电路、人机交互电路以及数据通信电路的设计，并通过液晶显示实现了磁信号的实时监测，可将数据上传给PC机，同时可以实现与其他检测节点的无线通讯。在软件设计中，系统通过对数据的采集、滤波以及坐标转换，实现了参数显示、异常报警以及数据传输等功能，并可以通过按键对阈值进行调节。系统中用到了去极值均值滤波算法，有效降低了系统误报率。论文中设计的地震预警系统可以单独作为一个地震预警装置，也可以作为一个地磁异常检测节点接入地震预警系统中。该系统具有小型化、低成本、可扩展性强等特点，适用于家庭、学校、办公楼等公共场所的地震预警。