地震监测仪:DIYer果断变身“预警大师”_技术

大部分地震监测仪的核心装置，简单说起来就是在磁场中悬挂一个固定有线圈的重物。当发生地震时，地面带动设备中产生磁场的磁铁一起震动，而线圈却因为悬挂重物的惯性保持基本静止。这时线圈因为切割磁力线产生了感应电流，采集这个信号，再做一些滤波和阻尼处理，就可以得到有意义的信息。

我的地震仪采用了一个低阻抗的半成品检测器，自带阻尼功能，这是设备的系统原理框图。

运动传感器

● 这就是整个设备的照片，丑是丑点，但是很实用的。A和B是两个废弃的硬盘，这里我们去掉磁碟，只使用它的磁头臂。

● 磁头臂在硬盘中工作时，由音圈电机驱动。电机驱动器给音圈电机中线圈通电，线圈就会带动磁头臂移动。与其他所有电机相同，音圈电机也能反着用，也就是说当移动磁头臂时，音圈电机中的线圈里就会产生一股电流。我们可以放大这个电流信号，再把它采集到电脑中去。

● C是个很重很重的铅块，是从我家奇怪的天花板上剥下来的，这里采用d簧悬挂的方式挂在设备上。D是一个附着在铅块C上的传动结构，负责把铅块C与底板的相对移动传到硬盘的磁头臂。两块硬盘的磁头臂分别负责采集两个方向的移动。E和F是两个用以保证设备稳定的铅块。G是选择开关，可以选择采集A和/或B线圈中的信息。经过我的实验，同时采集A和B线圈是最靠谱的。

● 当地震发生时，悬挂铅块C因为惯性基本保持不动，传动结构D也相对C不动，但是这时E、F会随地震震动，于是磁头臂移动，A、B线圈产生出感应电流，地震就被检测到了。

● 据我所知还没有人这样使用硬盘，所以这个地震仪应该是个原创发明，啊哈哈哈~

● 这个设备还有个优点。因为音圈电机本来就是要在高速下驱动磁头臂，电机的阻抗特别低，所以电路基本不存在受到电磁干扰的问题。在旁边工作着四台电脑和一个显示器的情况下，信号都不会掺杂太多电源的噪声。

放大器

● 这是一个比较标准的放大器电路，用2个741运算放大器制作。整个电路由15V的正负双电源驱动。

● 选择开关可以选择输入L1和/或L2线圈（A、B音圈电机）中的信号。

● 当输入信号时，R1或R2与R3匹配能使信号获得1000或300倍的反向放大。因为要检测的频率很低（典型地震的频率是1Hz或更低），我们的电路还是很可能获得这么高增益的。VR1是一个接调零端的10K微调电阻，用以调整输出的直流模拟信号，方便进行模数转换。R5和LED是电源指示灯。最后还要把整个电路的输出接入单位增益缓冲器，好有足够的电流去驱动8位数模转换器。

● 如果要把设备放到一个地震频发的地方去，就不需要这么灵敏，可以把R1、R2换成阻值较小的电阻来减少放大倍数。不过要记得把R4也换成和R1、R2相近阻值的电阻。这个电路的放大倍数是-（R3/R1或R2），如果你想要100倍的反向放大，用个10K的电阻就可以实现。