微地震地聲監(jiān)測(cè)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于地震監(jiān)測(cè)儀器領(lǐng)域，涉及一種微地震地聲監(jiān)測(cè)儀，其采用無(wú)線電傳輸信號(hào)，智能化的對(duì)礦山采空區(qū)域地下巖層發(fā)生形變時(shí)產(chǎn)生的聲波進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警。
【背景技術(shù)】
[0002]只要有礦山開采行為，就會(huì)形成采空區(qū)，而且是采多少礦石或煤炭就會(huì)形成多少空間的采空區(qū)，近幾年每年的煤炭及礦石產(chǎn)量在數(shù)億噸以上，因采礦造成的采空區(qū)及由此引發(fā)的地質(zhì)沉陷災(zāi)害，在面積上呈擴(kuò)大趨勢(shì)，受災(zāi)人口也是逐年增加，若發(fā)生地震后果更是不堪設(shè)想。
[0003]現(xiàn)有的用于礦山井下地聲監(jiān)測(cè)儀一般由前端聲音探頭和數(shù)據(jù)處理分站組成，數(shù)據(jù)分站一般由濾波放大電路、AD轉(zhuǎn)換器、電源轉(zhuǎn)換器組成，數(shù)據(jù)分站可以支持接入多組前端聲音探頭;使用時(shí)采用外部電源進(jìn)行供電，同時(shí)采用電纜將前端聲音探頭的模擬信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)分站，數(shù)據(jù)分站處理來(lái)自前端聲音探頭的模擬信號(hào)，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行放大、濾波轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)其他數(shù)字信號(hào)電纜將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)。
[0004]而目前現(xiàn)有的地聲監(jiān)測(cè)儀普遍具有以下缺點(diǎn):(I)傳感器采用電纜方式輸出模擬信號(hào)，抗干擾性能差、準(zhǔn)確度低；(2)普遍采用外部電源供電和有線電纜傳輸信號(hào)，由于礦山井下環(huán)境惡劣，容易使電源或信號(hào)線路短路或斷路，降低監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種微地震地聲監(jiān)測(cè)儀，是基于數(shù)字化和無(wú)線電信號(hào)傳輸?shù)?、?nèi)置電源的智能地聲監(jiān)測(cè)儀。
[0006]本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是，
一種微地震地聲監(jiān)測(cè)儀，包括外殼、聲音傳感器、功率放大器、MCU微控制器、無(wú)線信號(hào)傳輸電路、電源、蓄電池、電池管理電路以及印制電路板，聲音傳感器、功率放大器、MCU微控制器、無(wú)線信號(hào)傳輸電路、電源、蓄電池、電池管理電路安裝于印刷電路板上，
聲音傳感器采用4522P型雙電容全指向駐極體電容咪頭，
功率放大器采用美國(guó)Texas Instruments公司的LM386型低電壓功率放大器 MCU微控制器采用ST公司的STM32F103芯片，
無(wú)線信號(hào)傳輸電路采用美國(guó)Digi Internat1nal公司的XBee-PRO (S2)模組，XBee-PRO (S2)模組采用Ember公司EM250芯片，EM250芯片采用Zigbee通信協(xié)議且內(nèi)部集成MCU控制器，XBee-PRO (S2)模組供電電壓為2.1_3.6V，無(wú)線電傳輸距離大于100m，具有UART通信接口，
所述LM386型低電壓功率放大器的第3腳(信號(hào)輸入)連接4522P型雙電容咪頭的正極，在LM386其它管腳連接電容和電阻實(shí)現(xiàn)聲音信號(hào)的放大和濾波，
蓄電池采用型號(hào)為26650的磷酸鐵鋰電池，
電池管理電路采用型號(hào)為CN3705多類型電池充電管理集成電路， 所述LM386型低電壓功率放大器的第5腳連接MCU微控制器STM32F103的第14腳(PAO)，實(shí)現(xiàn)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。
[0007]MCU微控制器STM32F103的第16腳、第17腳連接XBee-PRO (S2)模組的第2腳和第3腳，實(shí)現(xiàn)MCU微控制器與無(wú)線信號(hào)傳輸電路的通信功能。
[0008]26650的磷酸鐵鋰蓄電池統(tǒng)一經(jīng)過(guò)CN3705多類型電池充電管理集成電路給各個(gè)功能電路供電。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明通過(guò)采用無(wú)線電傳輸信號(hào)的方式提高了監(jiān)測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確度，降低了監(jiān)測(cè)信號(hào)的干擾。
[0010](2)本發(fā)明通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳輸方式和內(nèi)置蓄電池的方式大幅度提高了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。
[0011](3)本發(fā)明通過(guò)多點(diǎn)監(jiān)測(cè)以及無(wú)線自組網(wǎng)和智能聯(lián)合計(jì)算，提高了礦山井下巖層形變有關(guān)聲波監(jiān)測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)了礦山井下巖層形變監(jiān)測(cè)的數(shù)字化和智能化。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的布置平面圖。
[0014]圖3是本發(fā)明中傳感器電路連接示意圖。
[0015]圖4是本發(fā)明中電源管理電路連接示意圖。
[0016]圖中:1、外殼;2、聲音傳感器;3、功率放大器;4、M⑶微控制器;5、無(wú)線信號(hào)傳輸電路;6、電源;7、蓄電池;8、電池管理電路;9、印制電路板；10、礦山井下采空區(qū)域；11、礦山井下采空區(qū)巖層;12、微地震地聲監(jiān)測(cè)儀。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明:
微地震地聲監(jiān)測(cè)儀，如圖1所示，包括外殼1、聲音傳感器2、功率放大器3、MCU微控制器
4、無(wú)線信號(hào)傳輸電路5、電源6、蓄電池7、電池管理電路8以及印制電路板9，所述外殼I采用塑料制作而成，印制電路板9通過(guò)螺絲固定在外殼I的底部，聲音傳感器2、功率放大器3、MCU微控制器4、無(wú)線信號(hào)傳輸電路5、電源6以及電池管理電路8焊接于印刷電路板9上，蓄電池7通過(guò)電池固定盒固定在印制電路板上。
[0018]聲音傳感器2采用4522P型雙電容全指向駐極體電容咪頭，諧振頻率范圍為20 -16，000取，操作電壓范圍為2-10￥，信噪比大于等于58(^4，靈敏度為-36(^?-50dB;聲音傳感器2與功率放大器3和電源6的輸入端連接；
功率放大器3采用采用美國(guó)Texas Instruments公司的LM386型低電壓功率放大器，供電范圍為5-18V，電壓增益為20到200，失真度為0.2%;功率放大器3的第3腳(信號(hào)輸入)連接4522P型雙電容咪頭的正極，功率放大器3的第I腳、第5腳、第7腳、第8腳焊接由電阻和電容組成的濾波器，實(shí)現(xiàn)信號(hào)噪聲的濾除；
MCU微控制器4采用ST公司的STM32F103芯片，供電電壓為2.0-3.6V，運(yùn)算頻率為72MHz，內(nèi)置FLASH為64K，內(nèi)置SRAM為20K，集成12位ADC模數(shù)轉(zhuǎn)化器，M⑶微控制器4的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口 STM32F103的第14腳(PAO)連接功率放大器3的第5腳，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，
無(wú)線信號(hào)傳輸電路5采用美國(guó)Digi Internat1nal公司的XBee-PRO (S2)模組，XBee-PRO (S2)模組采用Ember公司EM250芯片，EM250芯片采用Zigbee通信協(xié)議且內(nèi)部集成MCU控制器，XBee-PRO (S2