[发明专利]一种基于地源超声波监测和分析的地震预报预警系统

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种基于地源超声波监测和分析的地震预报预警系统。

二、背景技术：

地震是人类面临的自然灾害中，最难以预测、突发性强、可能造成人畜伤亡最重及财产损失最大的灾害之一。自有史以来，人类对地震只能监测无法预测，预测及预报地震是全世界面临的重大难题，至今尚未有效突破。

我国自1966年邢台地震发生以来，投入了大量的人力、物力和财力在地震预报领域以期有所突破，特别是在地形学、重力学、形变、地下水位、地下水化学、地磁学、卫星遥感技术、地下氡、地震气象学等诸多领域进行了几代人的艰辛探索，但迄今为止，收效甚微。近几年出现的主动源探测、GPS、INSAR等技术也是隔靴搔痒、远水难救近渴。国家花巨资兴建的地震观测网也主要是对地震发生时的物理波进行观测和记录，根本谈不上预报。即使国外先进国家如日本也只能在地震来临时争取十几秒钟的预警时间，这基本代表了全球地震预警的最高水平。

总之，按有关领域专家的一致看法，从世界范围说，地震预报仍处于探索阶段，尚未完全掌握地震孕育发展的规律，没有有效而可靠的科学指标作为依据，因此，现在的预报主要是根据多年积累的观测资料和震例，进行经验性预报，误报率、漏报率高居不下，不可避免地带有很大的局限性，也实际上无预报的可能。为此，《中华人民共和国防震减灾法》第十六条规定：国家对地震预报实行统一发布制度。

超声波是一种超出人类听觉范围的高频率声波；人耳可听觉的声波频率范围在20Hz～20KHz之间。低于这个范围的声波叫做次声波，超过这个范围的声波叫超声波。当声波的频率超出这个范围时，人耳就听不见了。但某些动物却能听见并加以利用。如鲸、蝙蝠、海豚等动物能利用超声波来寻找食物和探测障碍物。

超声波是一种机械波，超声的频率范围在20KHz～20BHz（2×10⁴Hz～2×10¹³Hz）之间。超声波在不同的介质中传播时的声速也不同，固体中声速最大，达2000～8000m／s之间。在相同强度下，声波的频率越高，所具有的能量就越大。由于超声波频率很高，所以超声波与一般声波相比，它的能量要大得多。

超声波可由较坚硬的水晶材料振动而产生。由于超声波的频率高，波长短，因此近似直线传播，能形成发射束，能量容易集中，所以它能形成很大的强度。在应用领域，一些无法利用光线观测的地方，有时可以利用超声波来探测。

由于超声可以成束发射，直线传播，方向性强。在传播过程中，当遇到两种声阻抗率不同的物质所形成的介面时，就产生声波的反射和折射现象。超声波的反射和折射遵循几何光学规律。另外，超声束如果分别投射到凹凸面及不规则介面上时，也会像光线那样聚焦、散焦和散射等。如不同物体的密度和弹性都不一样，超声波反射或吸收的情形也不相同，所以，利用超声波的回声来探测金属内部的裂痕已经成为一个新兴产业。这种回声探测技术在医学也上被用来检查人体内部的组织或母亲体内的胎儿等。

超声波可以把本来不能均匀混合的液体均匀混合，医学上常用这种方法来制造人体所能吸收的药品。超声波还可以用来清洗那些形状复杂、多孔多糟的精密零件。随着科学技术的发展，超声波的应用将更加广泛。