磁耦 隔离
STM
加速度信号由MEMS加速度传感器采集
经过仪表运放的信号调理后输入24 位A/D 转 换器
A/D 转换器经过SPI 通信接口输出经转换的 数字信号，
通过磁耦隔离芯片，将SPI 输出的数字信号传 至微控制器
微控制器通过触屏接受命令，将数据转换为 实时波形显示在LCD 显示屏上，或者将数据 存储在TF 卡内
1. 高灵敏度：1V/g 2. 大加速度测量范围： ±2g 3. 大动态范围：120dB 4. 低频响应：DC~500Hz 5. 双电源供电：供电电压 为±6V ∼ ±15V 6. 低功耗：13mA（±6V 工作时）
7. 工作温度范围：-20°C ∼ +60°C
MSCA3002
系统硬件设计总体框图
采用集成了驱动芯 片的显示面板LCD 实现地震波采集系 统的数据显示功能 ，触屏控制功能， 面板中包含了液晶 屏和触摸屏的驱动 电路，具体使用 LIL9320 芯片驱动 液晶屏，通过 ADS7843 实现液晶 屏的触摸功能
存储模块是数据采集系统不可或缺的部分，主要 用于存储采集到的地震波数据以供将来分析或备 份使用
地震检波器
——MEMS加速度传感器 石雪松
研究意义：
随着社会的发展，地震波数据采集在生 产实践中起着越来越大的作用。
地震波数据采集的实际应用主要包括地 震预警，地震勘探，建筑物抗震检测， 管道安全监测，振动源识别和物体的落 点定位等方面。
地震预警：利用天然地震波中P波传播 速度更快，先于有交大破坏性的S波和 面波到来的特点，根据采集的P波信息 数据较早的确认地震的发生。
2.5V 精密 电压基准
模拟电源 数字电源
TF 储存 卡
差分输出 仪表运放
24 位 AD 转换器
磁耦隔离
STM32
MEMS 传感器
系统电源
LCD 触屏
发展
传感器的发展过程是从简单到复杂，从检测单一频率信息向 宽频带方向发展。
1875年，意大利首次研究出两分向地震仪； 1881年，日本开发了三分向地震仪； 1906年，俄罗斯首次研制第一台电磁式地震仪； 1922年，扭力地震仪出现； 1930年，变阻式地震仪产生； 1976年，瑞士研制第一台数字化地震仪， 1994年，蔡亚先等研制了JCZ-1甚宽频带数字地震仪 近代，MEMS传感器进入主流
数字电路和模拟电路
地震预警
LCD 液晶显示屏显示地震波加速度波形和长 短时平均值比（STA/LTA）变化曲线。连续将 计算出的长短平均比（Rate）与预设阈值（ THR）进行对比，检测P 波是否初至，一旦检 测到P 波初至信号，立即在LCD 上标出到时 ，并启用固定窗AIC 准则计算P 波精确到时 ，并在LCD 上标出精度到时位置。同时不断 的将采集到的加速度值存入TF 卡内的指定文 件中。
MEMS加速度传感器
微机电系统（micro electro mechanical system MEMS)将微型 传感器、微型执行器、信号处理器、控 制电路等等集于一体的微型器件。体积 小，重量轻，灵敏度高，动态范围大等 优点。便于地震波采集结点的微型化， 智能化，有利于采集系统的系统集成和 现代嵌入式技术的应用。
地震勘探：即利用人工震源产生地壳振 动进而产生地震波，地震波会在各岩层 分界面发生反射和透射，通过使用地震 采集系统采集数据，推断出地质构造图， 确定各矿藏的位置。
地震预警原理
P 波震相的初至通过实时采集的地震波 数据，配合长短时平均比（STA/LTA） 算法进行识别；在检测到P 波到来之后 ，通过固定时间窗的AIC 准则估计出 更为准确的P 波的震相到达时刻。
谢谢观赏
使用精密电压源芯片输出+2.5v 电压作为信号调 理电路差分信号的共模电压和模数转换芯片的基 准电压
精密电压基准芯片REF5025，其温漂最高达3ppm/°C 精度达到0.05%，最大输出电流为±10mA
采集频率50Hz 采样率(0~30Ksps)和信号放大倍数(1~64 倍)编程可调
图为colibrys 公司生产 的工业级地震测量专用 电容性加速度传感 器Sf1500sa，其动态 范围达到120dB，灵敏 度达到2.4v/g，宽信 号频率响应范围在 0~2000Hz。
工作原理
系统硬件设计总体框图
2.5V精 密电压 基准
模拟电源 数字电源
TF储存卡
差分输 出仪表运
放
24位 A/D转 换器