CN113671560A - 一种用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地震预报技术领域，具体涉及一种用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪，包括盒体、顶针、杠杆、固定座和A/D转换电路，所述盒体具有一容置空间且在其底部具有一水平向延伸的托撑面；所述杠杆的支点位置通过带锥孔的微型玻璃球设置在顶针的上端，杠杆的两悬臂上设有支杆，支杆的底端分别固定有强力磁珠，所述强力磁珠的S极均朝外设置；所述固定座设置在杠杆上的强力磁珠静置时对应的托撑面处，使安装在固定座上的磁敏传感器与强力磁珠临近间隔布置；本发明通过捕捉地震发生前地球磁场变化的信息，并将其通过电讯号的方式体现处理，让人们能够尽早的知晓地壳运动，从而为避灾争取到充足的时间，进而减轻地震给人类带来的灾害。
Description
技术领域
本发明涉及地震预报技术领域，具体涉及一种用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪。
背景技术
地震是对人类生存威胁最大的自然灾害之一，经过科学家们不断的努力，现已能精确测量出地震发生的具***置和强度，目前最先进的地震预警仪能够检测到地震纵波，并利用传播速度接近光速的电讯号发出警告，让警告先于破坏性较强的地震横波和面波传达到受灾区域，为地震震中及周边区域赢得3-15秒的宝贵避灾时间。在这短暂的时间里，如果居住在一楼、二楼，成功离开建筑物内的机会还是比较高的，要是在三楼及以上就比较难了。
现有技术中的地震预警仪，只能提供一种临时预警，还是无法向天气预报那样预报地震，为了对地震高发区域进行实时监测，为人类赢得更加充分的避灾时间，避免生命财产安全受到危害，特此提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪，该仪器能够在地震发生前发出预警信息，确保人类拥有足够充分的避灾时间，减轻地震给人类带来的危害。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪，包括：
盒体，其具有一容置空间，且该容置空间的底部具有一水平向延伸的托撑面；
顶针，可竖向移动的布置在所述托撑面上；
杠杆，所述杠杆的支点位置通过带锥孔的微型玻璃球设置在所述顶针的上端，且在杠杆的两悬臂上设有向下延伸的支杆，所述支杆的底端分别固定有强力磁珠，所述强力磁珠的S极均朝外设置；以及，
固定座，设置在所述托撑面上，用于安装固定磁敏传感器，所述固定座设置在所述杠杆上的强力磁珠静置时对应的托撑面处，使安装在固定座上的磁敏传感器与所述强力磁珠临近间隔布置；
A/D转换电路，所述A/D转换电路与所述磁敏传感器电性连接，用于显示磁敏传感器输出的电压信号。
在进一步的技术方案中，所述地震预报仪还包括：
电压放大器，所述电压放大器与所述磁敏传感器电性连接，用于放大磁敏传感器输出的微弱电压信号；
阵列显示模块，其包括两块LM3914集成电路组成阵列显示电路，且该LM3914集成电路通过控制第5脚控制端的电压高低来控制点亮发光二极管的数量。
在进一步的技术方案中，所述电压放大器是由双运算放大器LM358组成，其中，A运算放大器和三极管Q1是正向输入放大，B运算放大器和三极管Q2接成反向放大，电阻R5、电阻R6、电阻R7和可调电阻W1组成电压比较平衡输入电路，在地球磁场稳定的情况下，磁敏传感器的OUT脚输出电压没有波动，调整可调电阻W1使LM358的A、B输出端1,7脚电压均为零，三极管Q1和三极管Q2的集电极没有电压输出。
在进一步的技术方案中，所述地震预报仪还包括：
精密稳压电源和备用电源，所述精密稳压电源用于提供磁敏传感器、电压放大器和阵列显示模块的电能，所述备用电源用于停电时的应急使用。
在进一步的技术方案中，所述地震预报仪还包括：
玻璃水平泡，设有两个并位于所述容置空间底部的托撑面上；
可调脚钉，设有至少三个并位于在所述盒体底部；
其中，所述可调脚钉可调整所述容置空间底部托撑面的水平并通过玻璃水平泡判断水平程度。
在进一步的技术方案中，所述地震预报仪还包括，
盒盖，设置在所述盒体上部，用于封闭所述容置空间。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明提供的用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪，通过捕捉地震发生前地球磁场变化的信息，并将其通过电讯号的方式体现处理，让人们能够尽早的知晓地壳运动，从而为避灾争取到充足的时间，进而减轻地震给人类带来的灾害。
本发明提供的用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪，结构简单，制作成本低，性能稳定可靠，便于推广应用，能够有效地填补传统地震预报领域的空白。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
附图说明
图1示出为根据本发明具体实施方式提供的一种用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪的结构示意图；
图2示出为本发明中将地球磁场变化信息转换为电讯号信息的电路图；
图3示出为根据本发明具体实施方式提供的一种基于地震预报仪对地震进行预报的示意图；
图中标号说明：10-盒体，11-容置空间，12-托撑面，13-玻璃水平泡，14-可调脚钉，15-盒盖，20-顶针，30-杠杆，31-支杆，40-微型玻璃球，50-强力磁珠，60-固定座。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本发明。
需要说明的是，在本发明中，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本领域的人员知晓，在将要发生地震时，地壳的错动会引起地球磁场S、N极间歇式的强弱变化，如果能够捕捉到震前地球磁场变化的信息，那就能实现地震的预报。为此，结合图1所示，本发明提供了一种用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪，包括盒体10、顶针20、杠杆30、固定座60和A/D转换电路。
所述盒体10具有一容置空间11，且在该容置空间11的底部具有一水平向延伸的托撑面12。本发明中，该盒体10作为地震预报仪的承载部件，起到支撑固定的作用，用于安装布置顶针20、杠杆30和固定座60等零部件。
所述顶针20可竖向移动的布置在所述托撑面12上，该顶针20在托撑面12上可竖向移动是为了方便调整强力磁珠50的高度，本发明对顶针20在托撑面12上可竖向移动的具体布置方式不做特殊限定，可选择本领域人员所公知的方式，本发明在此不做赘述。
所述杠杆30的支点位置通过带锥孔的微型玻璃球40设置在所述顶针20的上端，且在杠杆30的两悬臂上设有向下延伸的支杆31，所述支杆31的底端分别固定有强力磁珠50，所述强力磁珠50的S极均朝外设置；所述固定座60设置在所述托撑面12上，用于安装固定磁敏传感器，所述固定座60设置在所述杠杆30上的强力磁珠50静置时对应的托撑面12处，使安装在固定座60上的磁敏传感器与所述强力磁珠50临近间隔布置；所述A/D转换电路与所述磁敏传感器电性连接，用于显示磁敏传感器输出的电压信号。
本发明提供的地震预报仪利用了磁场同性相斥、异性相吸的原理，在具体使用时，先将两个强力磁珠50，具体如图1所示的强力微型磁珠A和强力微型磁珠B固定在支杆31的底端，强力微型磁珠A和强力微型磁珠B的S极均朝外设置，然后通过中间带锥孔的微型玻璃球40将杠杆30安放到顶针20的上端，所述的杠杆30和支杆31均采用轻质非磁性材料制成；
此时，位于支杆31底端的强力微型磁珠A和强力微型磁珠B便悬浮在盒体10的容置空间11内，在地球S极磁场排斥和N极磁场吸引的作用下，将悬浮在盒体10中的杠杆30停留在地球磁场S、N方向45度角的位置。当地球孕育出地震时，地球的S、N极磁场将会有强弱且伴有每分钟60-120次的间歇频率变化，地球S极磁场变弱，悬浮在盒体10中的杠杆30便会转向靠近地球S极；地球S极磁场变强，悬浮在盒体10中的杠杆30便会转向远离地球S极；如此反复，悬浮在盒体10中固定有强力磁珠50的杠杆30便会随着磁场强弱和频率的变化而左右幅度摆动和摆动频率的变化。这样就把地球磁场强弱的变化转换为杠杆30左右摆动的机械能。
本发明中，所述的磁敏传感器具体可选用线性磁敏传感器，例如型号为CC6501的磁敏传感器，它是一种三端IC集成电路，是一种对磁场非常敏感的非接触式器件，CC6501线性磁敏传感器的线性输出范围较宽，OUT脚的输出电压在没有磁场的情况下是电源电压的一半，在N极的磁场下输出电压接近电源电压，在S极磁场下输出电压接近为零，具体在电源电压5V的条件下，OUT脚可以在0.5-4.5V随磁场线性变化的特性。本发明中，将磁敏传感器安装在固定座60上，所述固定座60设置在所述杠杆30上的强力磁珠50静置时对应的托撑面12处，并且安装在固定座60上的磁敏传感器与所述强力磁珠50临近间隔布置；
当地球S，N极磁场发生波动时，能够将地球磁场的强弱变化转换为电压输出大小的变化。具体如发生3级地震前磁敏传感器将会有±20μV的电压输出，6级地震前磁敏传感器将会有±75μV的电压输出。
本发明中，所述A/D转换电路具体是用GC7107C三位半LED，A/D转换器制成，GC7107是一种高性能、低功耗集成电路，它包含有7段译码器，显示驱动器，可直接驱动LED。因此一旦将要发生地震时，地球磁场强弱的变化，转换为电压，可直接用LED数码管显示出来，根据显示电压的高低可直接预报将要发生地震的震级。
进一步的，根据本发明，在本发明的一个具体的实施例中，所述的地震预报仪还包括电压放大器和阵列显示模块，所述电压放大器与所述磁敏传感器电性连接，用于放大磁敏传感器输出的微弱电压信号；
本发明实施例中，所述电压放大器采用LM358芯片，具体的，所述电压放大器是由双运算放大器LM358组成，其中，A运算放大器和三极管Q1是正向输入放大，B运算放大器和三极管Q2接成反向放大，电阻R5、电阻R6、电阻R7和可调电阻W1组成电压比较平衡输入电路，在地球磁场稳定的情况下，磁敏传感器的OUT脚输出电压没有波动，调整可调电阻W1使LM358的A、B输出端1,7脚电压均为零，三极管Q1和三极管Q2的集电极没有电压输出；在磁敏传感器输出电压没有波动的情况下，两个正、反向放大器的输出部分为零。
所述阵列显示模块包括两块LM3914集成电路组成阵列显示电路，且该LM3914集成电路通过控制第5脚控制端的电压高低来控制点亮发光二极管的数量。
本发明实施例中，LM3914集成电路能顺序点亮10个发光二极管，如图2所示，把LM3914集成电路IC3接成向左依次点亮10个发光二极管，把LM3914集成电路IC4接成向右依次点亮10个发光二极管。一旦要发生地震时，震中的地壳发生搓动，会影响到地球磁场S，N极的强弱且频率的变化，这时会引起盒体10中悬浮的强力磁珠50被地球磁场S极的排斥，N极的吸引，进而在地球S，N极45度角会同步左右幅度与频率的摆动，磁场强弱变化的不同，杠杆30上强力磁珠50做左右摆动的幅度也不同，磁敏传感器输出的电压高低也跟着不同，电压放大器作为电压的同步放大，故用LM3914组成的阵列电路，能非常清晰直观的看到地球发生磁场强度与频率变化，根据能点亮几个发光二极管，预判将要发生地震的等级。
进一步的，根据本发明，在本发明的一个具体的实施例中，所述地震预报仪还包括精密稳压电源和备用电源，所述精密稳压电源用于提供磁敏传感器、电压放大器和阵列显示模块的电能，所述备用电源用于停电时的应急使用；具体的如图1所示，用IC6、IC7组成精密稳压电源和备用电源。
进一步的，根据本发明，在本发明的一个具体的实施例中，所述地震预报仪还包括玻璃水平泡13和可调脚钉14，其中，所述玻璃水平泡13设有两个并位于所述容置空间11底部的托撑面12上；所述可调脚钉14设有至少三个并位于在所述盒体10底部；所述可调脚钉14可调整所述容置空间11底部托撑面12的水平并通过玻璃水平泡13判断水平程度。
本发明中，所述地震预报仪还包括有盒盖15，所述盒盖15设置在所述盒体10上部，用于封闭所述容置空间11，进而给盒体10内营造出不受外界环境影响的测量环境。
本发明提供的地震预报仪的缺点是不能具体指导将要发生地震的指向地点，但是，在酝酿地震时，震中与其周边的地球磁场的强弱变化是不同的，震中磁场变化强，震中周边的磁场变化弱，离震中近信号强，离震中远信号弱，基于此特性，本发明还提供了一种基于上述地震预报仪对地震进行预报的方法，所述的方法包括将多个地震预报仪采用阵列的布置方式，在多个区域中心布置所述地震预报仪，通过检测电压的大小，预报得出不同区的地震等级，并分析地震等级的大小来预报地震的中心位置。
具体的，如图3所示，在一大块区域中划分出25个小区域，在该25个小区域内均设置了地震预报仪，若此时在5区测得的电压是3V，1-4区、6-9区测得的电压是2.5V，据此，判断出5区将会发生3级以上，4级以下的地震。
基于本发明提供的地震预报仪，还可借助互联网的力量，更加及时的向人们发出地震预警信息，提醒人们及时避灾。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪，其特征在于，包括：
盒体(10)，其具有一容置空间(11)，且该容置空间(11)的底部具有一水平向延伸的托撑面(12)；
顶针(20)，可竖向移动的布置在所述托撑面(12)上；
杠杆(30)，所述杠杆(30)的支点位置通过带锥孔的微型玻璃球(40)设置在所述顶针(20)的上端，且在杠杆(30)的两悬臂上设有向下延伸的支杆(31)，所述支杆(31)的底端分别固定有强力磁珠(50)，所述强力磁珠(50)的S极均朝外设置；以及，
固定座(60)，设置在所述托撑面(12)上，用于安装固定磁敏传感器，所述固定座(60)设置在所述杠杆(30)上的强力磁珠(50)静置时对应的托撑面(12)处，使安装在固定座(60)上的磁敏传感器与所述强力磁珠(50)临近间隔布置；
A/D转换电路，所述A/D转换电路与所述磁敏传感器电性连接，用于显示磁敏传感器输出的电压信号。
2.根据权利要求1所述的用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪，其特征在于，还包括：
电压放大器，所述电压放大器与所述磁敏传感器电性连接，用于放大磁敏传感器输出的微弱电压信号；
阵列显示模块，其包括两块LM3914集成电路组成阵列显示电路，且该LM3914集成电路通过控制第5脚控制端的电压高低来控制点亮发光二极管的数量。
3.根据权利要求2所述的用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪，其特征在于，所述电压放大器是由双运算放大器LM358组成，其中，A运算放大器和三极管Q1是正向输入放大，B运算放大器和三极管Q2接成反向放大，电阻R5、电阻R6、电阻R7和可调电阻W1组成电压比较平衡输入电路，在地球磁场稳定的情况下，磁敏传感器的OUT脚输出电压没有波动，调整可调电阻W1使LM358的A、B输出端1,7脚电压均为零，三极管Q1和三极管Q2的集电极没有电压输出。
4.根据权利要求2所述的用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪，其特征在于，还包括：
精密稳压电源和备用电源，所述精密稳压电源用于提供磁敏传感器、电压放大器和阵列显示模块的电能，所述备用电源用于停电时的应急使用。
5.根据权利要求1所述的用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪，其特征在于，还包括：
玻璃水平泡(13)，设有两个并位于所述容置空间(11)底部的托撑面(12)上；
可调脚钉(14)，设有至少三个并位于在所述盒体(10)底部；
其中，所述可调脚钉(14)可调整所述容置空间(11)底部托撑面(12)的水平并通过玻璃水平泡(13)判断水平程度。
6.根据权利要求1所述的用磁场探测装置与磁敏传感器制作的地震预报仪，其特征在于，还包括，
盒盖(15)，设置在所述盒体(10)上部，用于封闭所述容置空间(11)。
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