[发明专利]一种集成的地声传感系统和方法

说明书

本发明提供一种集成的地声传感系统和方法，所述地声传感系统浅表填埋于地下，包括：压电薄膜地声传感器、信号调制电路、控制单元和电源电路，其中，所述压电薄膜地声传感器用于将地声信号转换为电信号；所述信号调制电路用于将所述电信号滤波、放大、模数转换；所述控制单元用于将所述模数转换后的数字信号进行数字滤波、打包处理后然后传输至地面的终端模块中；所述电源电路为系统提供直流供电。所述地声传感系统采用基于拱形结构的压电薄膜地声传感器，具有宽频带范围和高灵敏度的特点，可感知从0.1Hz到10kHz的地声信号。该系统采用浅表填埋式安装方式，消除大部分人为和环境的干扰，安装简单，远程交互，无人值守。

技术领域

本发明涉及地震预测技术领域，具体地，涉及一种集成的地声传感系统和方法。

背景技术

地声是除地震波之外可以直接获取地下信息的重要途经之一。地声信号包括大地震前的震前日常声音以及其他地震前地下传播的高频、超低频的不可听地声信号。地震在孕育阶段，通常会产生地应力场的变化、地壳的缓慢形变、蠕变，由于局部地壳受压而发生形变或微观破裂时，会产生频率范围在几Hz至几千Hz的声发射即地声信号；同时，地震P波在地震S波到达前会引起地下岩层的宏观破裂，也会产生声发射。同时，当地下岩层破裂时，由于高温或其他方式产生的电离气体会在地面附近放电产生地声信号。因此，地声一直是地震预测研究领域中重要的监测和研究的信号。

目前常用的手段是在地面上监测来自空气中的次声波信号来进行地震前兆的研究，包括基于电容式的次声探测器、动圈式次声传感器、光纤声传感器等。然而由于空气中的测量容易受到环境因素的影响，如温度、湿度、气压、风等，以及与地震相关的次声波信号本身比较微弱，所以目前还未有较好的基于次声波的前兆观测的地震预测效果。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种集成的地声传感系统和方法，用以解决现有技术目前还未有较好的基于次声波的前兆观测的地震预测效果。

本发明提供一种集成的地声传感系统，所述地声传感系统浅表填埋于地下，包括：

压电薄膜地声传感器、信号调制电路、控制单元和电源电路，其中，所述压电薄膜地声传感器用于将地声信号转换为电信号；所述信号调制电路用于将所述电信号滤波、放大、模数转换；所述控制单元用于将所述模数转换后的数字信号进行数字滤波、打包处理后然后传输至地面的终端模块中；所述电源电路为系统提供直流供电。

可选地，所述压电薄膜地声传感器为基于拱形结构和压电薄膜的地声传感器，拱形结构采用无阻尼的硅胶，将压电薄膜粘贴在拱形结构表面，形成高灵敏度的地声传感器结构。

可选地，包括半球形外壳、圆形底板、拱形硅胶结构、压电薄膜传感器，在圆形底板上，放置一个拱形硅胶结构，压电薄膜传感器粘贴在拱形硅胶结构表面，来自地下地声信号垂直方向的振动，将通过拱形结构引起压电薄膜传感器水平方向振动，产生电信号。

可选地，所述系统还包括：供电传输一体电缆，所述供电传输一体电缆包括电源线缆、传输电缆，所述电源电缆和所述电源电路相连，用于对所述地声传感系统进行供电，传输电缆用于将数据信号送到地面终端中。

可选地，对应的地声信号频率范围为0.1Hz至10kHz。

本发明还提供一种地声传感方法，包括：

使用压电薄膜地声传感器将地声信号转换为电信号；

将所述电信号滤波、放大、模数转换；

将所述模数转换后的数字信号进行数字滤波、打包处理后然后传输至地面的终端模块中。

可选地，所述压电薄膜地声传感器为基于拱形结构和压电薄膜的地声传感器，拱形结构采用无阻尼的硅胶，将压电薄膜粘贴在拱形结构表面，形成高灵敏度的地声传感器结构。