[发明专利]磁悬浮地震报警器

说明书

所属技术领域

本发明涉及到电磁学、地球物理学和自然防灾领域。

背景技术

本发明磁悬浮报警器是一种基于电磁效应的对地震产生的纵波(S波)报警装置，可在破坏性地震(横波，即P波)到来之前的数秒内，利用声响提前报警，借助照明逃生。一旦持有装置者被倒塌的建筑物掩埋，还可以利用声响向外界呼救，以便及时得到救助。

近几年来，地震频发，破坏力巨大，引起国人，特别是相关的工作者高度关注。为应对这一自然灾害，纷纷献计献策，地震报警器就是在这一背景下的产物。打开专利数据库，可以发现，关于这一发明不下200余种。从其功能和结构原理来看，大致可分如下几种：

1)多功能型，集防盗门报警器，门铃转换及地震报警于一体的装置；单一功能型，如地震应急灯、地震蜂鸣器等；也有复合型，照明与音响兼备，如声光报警器等；

2)从检震元件来看，多采用市售的传感器，如加速度传感器，压电式传感器和光纤光栅传感器等，这种以传感器为核心的报警器多用在地震报警网络中，配以控制电路，检测电路，结构复杂，价格昂贵，并在实时监测中与电源相连，耗费一定的电能；

3)基于地震效应，自行设计的机械式开关，如落锤式，滚动圆球式，摆线式、平衡盘和触丝式等，这些机械元件受到震动，按预定的运动方向和轨迹移动，接通电源，使蜂鸣器或照明器导通工作。这种装置结构简单，成本低，适用于家庭，但这种装置的移动元件与电路触点不能牢固相接，特别是处于工作状态的这种装置若移动，将使其发声和照明断续。另外，由于机械部件较多，体积相对较大；

4)关于磁力开关，有一份申请专利，发明者为高达山；高祯；高鸽。该实用新型提供一种多功能磁性地震报警器，主要由电铃和报警触发装置组成。触发装置包括：由三至四根立柱和连接在立柱顶部的绝缘顶板，以及连接在立柱下部的凹缘圆心铁板构成的塔式架，通过绝缘顶板的中心孔悬挂一条金属链，其下端系一个圆锥体磁铁，磁铁悬吊于凹缘圆心铁板之中，与铁板无接触，保持一定距离，从而形成触发接点。这一结构可以实现电铃连续发声，但它所测得的是横波，而不是纵波，较后者缺乏10余秒的预警功能。

综上所述，目前所开发的地震报警器种类繁多，结构各异，对地震均有示警功能，但存在如结构复杂、报警信号不连续、报警不及时、待机过程中消耗电能等问题，所以，至目前为止，尽管地震频发，但众多的报警器在实际中发挥作用的报道却很少。为此，开发一种构思新颖、结构独特、多功能、节能并有广泛适用性的新型地震报警开关是十分必要的。

发明内容

要解决的技术问题：

本发明为在既定的报震地震等级下针对地震的纵波及时声光报警，以提醒使用者及时脱离现场、避免不必要的伤亡，而研发了一种基于磁悬浮效应的地震报警装置，要解决的技术问题如下：

1)设计基于磁悬浮效应的报震开关；

2)构建以磁悬浮报震开关为核心的多功能地震报警电路；

3)组装、调试磁悬浮报震装置，以确定地震报警等级。

采用的技术方案：

采用以下技术方案，以解决上述技术问题：

1)磁悬浮报震开关结构设计：

根据磁学同性相斥、异性相吸基本原理所设计的磁悬浮系统如图1所示。放置在非磁性管中的磁性球体，受到放在塑料管中的磁棒的引力、自身重力和来自于磁性弹簧的弹力，而悬浮在平衡点处。

当系统受到来自地震引发的振动时，球体离开平衡位置，作上下往复运动，当其与磁棒靠近时，被吸引，与其间的两个常开式金属触点相接，使电源和蜂鸣器和照明灯的驱动电路接通，实现声、光或声-光报警。

报警结束后，通过外接开关的闭合，对缠绕在非磁性管上的绕组通电，产生反向磁场，使磁悬浮球脱离触点而复位(图中未画)；

2)多功能地震报警电路设计：

为实现声、光或声-光联合报警、照明逃生以及音响呼救，如图2所示的地震报警电路由磁悬浮报警开关、蜂鸣器、LED照明灯和直流电源构成。蜂鸣器和LED照明灯驱动电路并联，通过报震开关由直流电源供电。平时，因磁悬浮开关的触点为常开式，蜂鸣器和LED灯开路，不动作。当磁悬浮报警开关的常开触点被磁悬浮球短接时，蜂鸣器和LED灯被接通、报警。

蜂鸣器为装置中的音响执行元件，有源电磁式，与之匹配的驱动电路是自激式有源驱动模块。

LED照明灯为高亮度发光二极管，与之匹配的是市售的LED灯的供电驱动模块。

直流电源分别为蜂鸣器和LED灯供电，