基于倾角传感技术的阵列式高精度倾斜监测系统

倾斜监测是建筑物安全使用的重要保障,利用MEMS传感器技术,设计一种基于阵列式双轴倾角传感器的结构倾斜监测设备,该设备具有硬件的高集成化、低能耗,以及变形监测过程及数据分析自动化等特征。采用对比测试、应用示范等方法对装置观测精度、通讯功能、可靠性及功耗进行验证,证明该设备倾角观测精度可达0.01°,观测数据稳定,精度、自动化程度、互动性满足预设要求,可应用在工民建、市政、水利等领域倾斜监测与质量检测中。     

手机陀螺仪与加速度计联合定位初步分析

研究了如何利用安卓智能手机上的微机械电子陀螺仪和加速度计实现手机的定位功能。叙述了获取手机电子陀螺仪和加速度计数据的过程和定位原理,通过实验实现了它们的联合定位,并分析了其稳定性,总结了不同姿态下误差积累随时间的变化情况,得出了几点有意的结论。     

MEMS传感器应用于边坡监测技术研究

边坡是地质工程中常见的施工环境之一,目前对边坡的监测手段主要集中于GPS、激光、摄影仪、测斜仪、无人机、形状记忆合金、压电材料、电阻应变丝、碳纤维等技术手段,然而无论是从测量精度、能耗、环境适应性以及监测尺度方面,均有明显的优、缺点,边坡监测领域亟待创新。随之微型机电系统的高速发展,MEMS传感器在土木、地质工程领域的应用前景愈发宽阔。本文在对以往常用的边坡变形智能监测方法分析的基础上,对MEMS传感器的发展及应用进行研究认为,MEMS技术的独特优势对滑坡智能监测及防治具有重大的现实意义,其具有体积小、造价低、精度高、能耗低等优点,未来在地质工程、土木工程等领域具有广阔的应用前景。     

宽频带超导重力仪的研制进展

本文报道一种构建宽频带高分辨率超导重力仪（SG）的方法.与已商业化的GWR超导重力仪类似,新型超导重力仪同样使用磁悬浮超导检验质量来构建弹簧振子结构,不同的是弹簧振子的固有频率更高,可以有效覆盖地脉动频带.同时,利用基于超导量子干涉器件（SQUID）的位移传感技术,大幅提高了位移传感灵敏度,以保证仪器在测量带宽扩展之后仍具有与GWR仪器相当的测量分辨率,从而实现对时变重力信号与地球背景噪声信号的同时高分辨观测.宽频带超导重力仪核心部件垂向超导加速度计（VSA）的设计、组装和初步测试已经完成.结果表明,加速度计的噪声本底为8 μGal/Hz^1/2@0.1 Hz,实现了对地脉动信号的高分辨率测量.而为了将仪器噪声本底降低到GWR仪器水平,加速度计的固有频率需要进一步减小,该部分参数优化工作正在进行.本文将对垂向超导加速度计的工作原理、结构和测试结果进行详细介绍.     

一种数字三分量地震微测井仪器设计

针对当前地震微测井仪器在施工和数据采集方面的难题,从提高数据采集质量及仪器功能性方面提出了几种改进方法.主要利用MEMS加速度传感器结合多路并行处理采集方法设计了数字检波器,并集成姿态检测技术直接实现水平分量数据的校正功能,保证系统采集的质量;提出了Ethernet-RS485分布式总线自动控制技术,实现各级联探管的随机组合,同时采用电动方式控制探管操作,提高系统的集成化程度.文中详细分析了利用姿态检测技术实现水平分量数据校正的方法,解决了级联探管随机组合控制和震源激发方位的判定问题.仪器单节探管支持三分量并行采集,有效分辨率达18位,参数可远程配置,同时具备快速显示探管姿态的功能,且支持远程控制,非常适于复杂环境下的工程勘探,整个系统实现全数字化操作且仅需四芯电缆互连,从而缩小了设备的体积和重量,降低施工布线的复杂性.     

动力法校准GRACE星载加速度计

研究了GRACE星载加速度计的动力法校准。联合精密轨道、星间距离变率同时估计重力场模型参数和加速度计校准参数,获得了SRF(satellite reference frame)下的比例系数和偏差参数时间序列,100阶重力场模型的大地水准面累积误差为4cm,在相应波段上优于CSR(center for space research)同时段的月重力场模型精度。以上述整体解算的结果为参照,对固定重力场模型参数的校准方案进行了检验,发现SRF框架下的非保守力差值最高可达10-8 m·s-2量级,认为固定重力场模型的方法难以充分发挥GRACE加速度计的测量能力。本文研究结果可为后续的大规模卫星重力测量数据处理提供科学的依据,也能为开展相关科学应用提供可靠的非保守力数据。     

地震动参数速报仪的研制

在出现区域大震后,为了迅速展开有效的应急救援行动,需要及时准确了解烈度分布.目前震动图的获得有震后人工调查、震源参数计算、地震监测台网、地震烈度速报台网等几种方式,其中最有效的是在重点监护区建立烈度速报台网.但烈度速报台网建设往往沿用地震监测台网的模式,建设成本高、台站密度有限、实时数据传输量大.本文研制的地震动参数速报仪采用MEMS加速度计为测震传感器和ARM+Linux嵌入式计算机技术,具有体积小、成本小、功耗低、一体化、智能化的特点;其内置地震信息实时处理算法,能够自动判别地震事件并计算地震动参数;在实际应用中安装简便.通过大量密集布设这种小型仪器而组建的地震动参数速报网络,具有数据传输量小、分布式计算、组成的速报网络可靠性高、能够快速产出高分辨率的精细震动图等特点.     

高温加速度传感器关键技术研究

为了满足深井和核电站强震动观测需求,研制一种能在100℃ 130℃环境下有效连续工作的力平衡反馈加速度计,并重新设计其电路方案,主要利用高温分立元件重新设计检波及前后级放大电路,并对其余电路进行升级改造.样机实验结果表明:设计方案满足要求,具有一定的实用性.     

基于MEMS传感器的小型智能化强震仪

本项目研制的小型MEMS强震仪,在软硬件上均采用模块化设计,以适应多种场合的应用需要.硬件由MEMS加速度计、控制处理器系统、数据存储系统、有线IP网络实时数据传输系统、无线3G数据传输模块、GPS校时模块以及内置高容量后备锂电的供电系统等组成.     

基于非对称传感器的地震预警与烈度速报综合用烈度仪

对典型的地震预警与烈度速报方法进行分析,提出了基于非对称传感器的地震预警与烈度速报综合用烈度仪,其由非对称结构的三分量传感器和基于ARM嵌入式系统的专用数据采集器组成。经过测试,该地震烈度仪的专用数据采集器具有大于107 dB的动态范围;其非对称三分量传感器结构中,所选的单分量B类传感器的加速度误差小于0.8%,动态范围大于105 dB,而所选的三分量C类传感器的加速度误差小于5%,动态范围大于61 dB。该地震烈度仪的各项指标均满足地震预警与烈度速报综合应用的各项技术要求,且功耗低、成本低,适合于高密度布设。