论文部分内容阅读
从探讨地震预警的基本思想,以及国内外地震预警系统的研究现状出发,设计了一种适合民用的地震预警系统。预警原理是利用P波与S波的走时差,迅速从背景噪声中检测出最先到达的P波,赶在破坏性地震S波来临之前发出预警信号。具体方案是实时监测建筑的振动情况,利用P波主要引起建筑物上下振动的特性,依据一定的算法进行P波的快速识别从而迅速做出预警判断。对P波的检测主要表现在对其加速度的检测上,依据其幅频特性进行了详细的硬件电路设计及相应的软件程序设计。其中硬件电路设计部分,主要包括信号检测电路、微控制器电路、声光报警、液晶显示、无线收发电路等的设计。采用了三轴加速度传感器MMA7260作为信号采集芯片;8阶椭圆滤波芯片MAX7400为频率选择器,截至频率1Hz~10KHz;高性能、高精度ADμC842单片机为控制核心,自带8通道12位模数转换器,满足测量精度要求,略去了专门的AD转换芯片,简化了硬件电路;系统中加入了无线收发模块NRF905,既扩大了应用范围,又方便系统扩展。软件程序设计部分,主要是完成控制器对各个外围电路的控制以及数据的处理工作。其中最重要的是P波加速度信号的快速识别算法。通过比较最终选用了简单、快速的长短时平均比STA/LTA方法。其原理为用STA和LTA之比来反映信号幅值以及幅值增长的变化,当地震来临时,STA要比LTA变化得快,相应的比值会有一个明显的突变,当其值大于某一个设定的阈值时,立即发布预警信号。系统中为了降低误报率,加入了对S波的检测识别,当系统发出报警信号后,立即转去检测水平向加速度信号,识别算法同P波,若在规定时间内检测出S波则确定地震发生,反之则自动消除报警信号。设计的民用地震预警系统具有预警速度快、误报率低、便携性、可扩展性等特点,适合家庭、学校、工厂等场所使用。