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【付繼華等-Sensors等】 面向高密度地震動監測的低成本MEMS地震傳感器
來源:辦公室 發布時間:2019-05-28

     地震監測預警以及緊急自動處置是一種有效的防災減災手段。然而地震預警與緊急自動處置系統的性能在很大程度上取決于地震動監測網絡的密度。如何降低地震動傳感器的成本已經成為構建密集型地震動監測網絡亟待解決的問題。
     基于高性能的微機電系統(Micro-ElectroMechanical System, MEMS)加速度傳感器,設計了一種MEMS網絡強震儀,并在中國西南部開展了初步的場地實驗。圖1所示為試驗觀測網絡的儀器布設。圖2所示為MEMS網絡強震儀SMXJZ分別在2018年5月1日和2019年2月5日的噪聲分析結果。表1所示為全部實驗儀器的噪聲分析結果。圖1、2,以及表1表明MEMS網絡強震儀長時工作穩定,在0.1-25Hz范圍內動態范圍大于87.5 dB,有效分辨率14.5位。
     通過連續的觀測試驗,MEMS網絡強震儀獲得了大量的測試數據,如圖3、4,以及表2所示,記錄了多次地震事件。根據試驗觀測網絡2018年5月至2019年2月檢測到的地震事件,可以初步得到以下結論:震級為M3.1-3.6的小地震事件,MEMS網絡強震儀在20km范圍內能較容易的檢出;當震中距在50公里范圍內時,所有分量E-W、N-S和U-D都能檢測到這些小地震,而當震中距在50公里以上時,U-D方向的地震動信號可能會被MEMS網絡強震儀的自噪聲淹沒。而對于震級大于4.7級的較大的遠震事件,MEMS網絡強震儀可以在200公里以外檢測到。
     相關研究成果發表于國際SCI期刊《Sensors》和核心期刊《大地測量與地球動力學》等刊物上。

[1] Jihua Fu*, Zhitao Li, Hao Meng, Jianjun Wang, Xinjian Shan. Performance Evaluation of Low-Cost Seismic Sensors for Dense Earthquake Early Warning: 2018–2019 Field Testing in Southwest China. Sensors 2019, 19, 1999: 1-11. (https://doi.org/10.3390/s19091999)
[2] 付繼華, 王旭, 郭云開, 李智濤, 譚巧, 王建軍. 基于非對稱傳感器的地震預警與烈度速報綜合用烈度儀. 大地測量與地球動力學, 2017, 37(12): 109 - 117 (https://doi.org/10.14075/j.jgg.2017.12.021)
[3] 王旭, 付繼華*, 郭云開,等. 面向高密度地震動觀測的ARM信號采集系統. 電子器件, 2018(2): 442-446. (https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-9490.2018.02.032)

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