CN103064105B - 一种矿山地区地震监测仪 - Google Patents

Abstract

一种矿山地区地震监测仪，包括回转底座、半球平台、左右旋架、上下旋架和检测装置；左右旋架和上下旋架安装于回转底座上方；半球平台水平置于左右旋架内，上下旋架套在左右旋架外，且半球平台、上下旋架、左右旋架的圆心重合，半球平台与左右旋架固定连接，上下旋架与左右旋架连接，左右旋架连接到回转底座，左右旋架上端插有第三铰接杆；检测装置安装在半球平台上，检测装置包括次声波共振装置、球面地磁场扰动感应装置、电源和变压器；本发明结构简单，使用方便，能避免由于大型机械工作或者矿上放炮等因素引起的次声波扰动，排除干扰因素，使地震检测更加准确，可以在检测到地震的同时多向调节检测仪一遍更加全面的检测和验证地质灾害的存在。

Description

一种矿山地区地震监测仪

技术领域

本发明属于自然灾害预警技术领域，特别涉及一种矿山地区地震监测仪。

背景技术

目前，地震灾害给人们带来非常严重的损失，尤其是矿井下面由于地质灾害带来的突发冲击来压更是难以预测，现有技术中尚没有能够准确预测地震和冲击来压等级的仪器或设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿山地区地震监测仪。

本发明的技术方案是：

一种矿山地区地震监测仪，包括回转底座、半球平台、左右旋架、上下旋架和检测装置；

左右旋架和上下旋架安装于回转底座上方；

半球平台水平置于左右旋架内，上下旋架套在左右旋架外，且半球平台、上下旋架、左右旋架的圆心重合，半球平台与左右旋架固定连接，上下旋架与左右旋架分别通过第二铰接杆和第四铰接杆连接，左右旋架通过第一铰接杆垂直连接到回转底座，左右旋架在垂直方向的上端插有第三铰接杆；

检测装置安装在半球平台上，检测装置包括次声波共振装置、球面地磁场扰动感应装置、电源和变压器；

次声波共振装置通过导线连接变压器输入端，变压器输出端连接球面地磁场扰动感应装置，电源通过导线分别连接次声波共振装置和球面地磁场扰动感应装置。

所述次声波共振装置用于接收地震前产生的次声波并判断该次声波所属的地震等级。

所述球面地磁场扰动感应装置用于接收地震前产生的扰动地磁波并判断该扰动地磁波所属的地震等级。

所述次声波共振装置通过次声波共振装置底座放置于半球平台上，次声波共振装置包括若干次声波共振筒，次声波共振筒包括筒体、次声波发生器、共振电流发生器和滤波片；筒体的一端安装有次声波发生器，另一端安装共振电流发生器；

筒体一侧设置有压缩气腔，该气腔的腔壁为由内腔壁54和外腔壁围成的真空隔离腔，压缩气腔的一端为锥形口与筒体的一端相连，压缩气腔的另一端连接气压马达，气压马达连接次声波发生器的输出端，压缩气腔内设置有排气门，排气门与脉冲式控制器的输出端相连；筒体的另一端的边缘连接薄膜片，振荡线圈一侧连接到薄膜片上，永磁体设置在振荡线圈的另一侧，振荡线圈的两端通过导线连接到集流板上，集流板通过导线连接变压器输入端；

各次声波共振筒的次声波发生器的输入端引出引线汇聚构成电流枢纽，电源的输出端通过导线连接该电流枢纽，集流板通过次声波共振装置排线连接次声波共振装置指示排灯。

所述球面地磁场扰动感应装置包括万向电子束发射器、电子束接收环、十四个地磁场扰动感应器和十四个球面体集成电路板；所述十四个球面体集成电路板围成的球形空间，且将该球形空间分成十四个小空间，每个小空间设置有一个地磁场扰动感应器；

万向电子束发射器位于球面体集成电路板围成的球形空间的中心，万向电子束发射器包括发射极和发生器；

电子束接收环与发射极相对，电子束接收环连接球面体集成电路板输入端，球面体集成电路板输出端通过球面地磁场扰动感应装置排线连接到球面地磁场扰动感应装置指示排灯；

球面地磁场扰动感应器包括第一电磁铁和第二电磁铁，两个磁铁对称置于电子束两侧，第一电磁铁的N极与第二电磁铁的S极相对，第一电磁铁S极侧和第二电磁铁N极侧均设置有升压变压线圈铁芯、弱电流绕线铁芯和绕磁线圈铁芯，第一电磁铁和第二电磁铁均与升压变压线圈铁芯两端连接，升压变压线圈绕在升压变压线圈铁芯上，弱电流绕线线圈绕在弱电流绕线铁芯上，绕磁线圈绕在绕磁线圈铁芯上，升压变压线圈铁芯和弱电流绕线铁芯之间通过中间连接器固定相对位置，升压变压线圈的一端和弱电流绕线线圈的一端连接起来作为中间连接器的一端，升压变压线圈的另一端和弱电流绕线线圈的另一端连接起来作为中间连接器的另一端，第一电磁铁一侧的中间连接器两端和第二电磁铁一侧的中间连接器两端相连接；弱电流绕线线圈的一端连接绕磁线圈的一端，弱电流绕线线圈的另一端连接绕磁线圈的另一端；

万向电子束发射器的发射极的输入端通过导线连接电源的输出端；球面集成电路板通过导线连接变压器输出端。

所述左右旋架和上下旋架均为环状旋架，电源外部套有电源隔磁外罩，变压器外部套有变压隔磁外罩。

所述第一铰接杆、第二铰接杆、第铰三接杆和第四铰接杆是用于支撑固定及绕转变向的部件，且各铰接杆端部均开有均匀分布的环向销孔，可以通过插销插入销孔以锁定上下旋架或左右旋架。

所述次声波共振筒之间通过连接绞板固定相对位置。

所述滤波片是通过旋转至不同角度接收地震前产生的次声波的部件。

采用所述的矿山地区地震监测仪进行矿山地区地震检测的方法，包括如下步骤：

步骤1：地震监测仪处于开路状态；

步骤2：发生强烈的地壳运动时，次声波共振装置接收到地震带来的次声波，球面地磁场扰动感应装置接收地震带来的扰动地磁波；

步骤3：次声波发生器通过气压马达产生压缩空气，空气进入压缩气腔，再由脉冲式控制器通过排气门以脉冲方式迅速放出气体，高速排除的空气激发周围媒质的低频振动，形成地震检测所需的次声波；同时扰动地磁波使扰磁线圈的磁通量发生变化，形成弱感应电流，经升压变压处理后形成高压强电流，高压强电流通过第二电磁铁产生强磁场；

次声波发生器在不同的次声波共振筒内产生的次声波的波段是不同的，将0~20Hz的次声波按照地震的等级划分波段；

步骤4：次声波引起薄膜片随次声波强弱变化发生规律震动，进而带动振荡线圈振动，永磁体通过振荡线圈的磁通量也随之发生变化，振荡线圈两端连至集流板形成闭合电路，当闭合电路的磁通量发生变化即产生相应的震荡电流；

步骤5：电流经集成电路板传递至指示排灯，如果没有地震异常，则排灯显示正常；当有次声波从地下传来时，滤波片旋转并且次声波均匀向四周发散，保证任何振动方向的次声波进入不同的次声波共振筒内，且至少一个次声波共振筒内次声波完整进入；

步骤6：进入次声波共振筒的次声波与次声波发生器所产生的次声波发生共振，通过集流板判断该次声波段所属地震等级，并根据判断结果控制相应指示排灯显示；

步骤7：次声波共振装置产生的微弱的震荡电流通过变压器转化为高电压强电流；

步骤8：高电压强电流经电流枢纽进入万向电子束发射器，发射极发出电子束；

步骤9：电子束的轨道随强磁场扰动发生相应轨道偏移，电子束接收环收到的电流信号同时传递给球面集成电路板；

步骤10：轨道偏移量最大的电子束发出的信号，经球面集成电路板的电子束接收环接收后，根据该信号对应的地磁波判断地震等级，并通过球面地磁场扰动感应装置指示排灯显示。

有益效果：

本发明适用于矿山地区的地震检测，通过次声波共振装置和球面地磁场扰动感应装置地壳运动带来的次声波信号和地磁扰动信号进行采集，并通过对信号识别后，通过指示排灯显示出来，从而确定地震等级，这样避免由于大型机械工作或者矿上放炮等因素引起的次声波扰动，排除干扰因素，使地震检测更加准确，可以在检测到地震的同时多向调节检测仪一遍更加全面的检测和验证地质灾害的存在；

将地震引发的地磁扰动与次声波扰动同时在一台仪器上定量显示出来，排除了单纯由于次声波扰动或者单纯由地磁场扰动带来的不可判断性，单纯的次声波扰动或者单纯的地磁场扰动都对可能因为其他自然现象或者人为因素造成的扰动。

本发明的地震监测仪结构简单，使用方便，将次声波信号和地磁扰动信号的采集和识别结合为一体，除适用于矿山地区的地震检测外，还适用于矿井下的冲击来压大型公共场所和重要建筑物等多场合。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的矿山地区地震监测仪整体结构简化示意图；

图2为本发明具体实施方式的检测装置结构示意图；

图3为本发明具体实施方式的次声波共振装置结构示意图；

图4为本发明具体实施方式的球面地磁场扰动感应装置结构示意图；

1-回转底座，2-半球平台，3-左右旋架，4-上下旋架，5-第一铰接杆，6-第二铰接杆，7-第三铰接杆，8-第四铰接杆，9-插销，10-筒体，11-滤波片，12-次声波发生器，13-永磁体，14-薄膜片，15-振荡线圈，16-共振电流发生器，17-电流枢纽，18-引线，19-集流板，20-次声波共振装置排线，21-次声波共振装置指示排灯，22-导线，23-次声波共振装置底座，24-变压器隔磁外罩，25-变压器，26-连接绞板，27-球面集成电路板，28-地磁场扰动感应器，29-发射极，30-电子束，31-电子束接收环，32-球面地磁场扰动感应装置排线，33-球面地磁场扰动感应装置指示排灯，34-电源隔磁外罩，35-电源，36-次声波共振筒，38-外腔壁，39-真空隔离腔，40-排气门，41-脉冲式控制器，42-压缩气腔，43-气压马达，44-次声波发生器接电脚，45-第一电磁铁，46-第二电磁铁，47-升压变压线圈铁芯，48-升压变压线圈，49-中间连接器，50-弱电流绕线圈铁芯，51-弱电流绕线圈，52-绕磁线圈铁芯，53-绕磁线圈，54-内腔壁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

如图1所示，本实施方式的矿山地区地震监测仪，包括回转底座1、半球平台2、左右旋架3、上下旋架4和检测装置；

左右旋架3和上下旋架4安装于回转底座1上方；左右旋架3和上下旋架4均为环状旋架；

半球平台2水平置于左右旋架3内，上下旋架4套在左右旋架3外，且半球平台2、上下旋架4、左右旋架3的圆心重合，半球平台2与左右旋架3固定连接，上下旋架4与左右旋架3分别通过第二铰接杆6和第四铰接杆8连接，左右旋架3通过第一铰接杆5垂直连接到回转底座1，左右旋架3在垂直方向的上端插有第三铰接杆7；

如图2所示，检测装置安装在半球平台2上，检测装置包括次声波共振装置、球面地磁场扰动感应装置、电源35和变压器25；

次声波共振装置用于接收地震前产生的次声波并判断该次声波所属的地震等级。

球面地磁场扰动感应装置用于接收地震前产生的扰动地磁波并判断该扰动地磁波所属的地震等级。

次声波共振装置通过导线22连接变压器25输入端，变压器25输出端连接球面地磁场扰动感应装置，电源35通过导线22分别连接次声波共振装置和球面地磁场扰动感应装置。

各铰接杆用于支撑固定及绕转变向，这样可以让本检测仪在不同角度、不同旋向下进行检验，避免误差干扰，且各铰接杆端部均开有均匀分布的环向销孔，可以通过插销9插入销孔以锁定上下旋架4或左右旋架3。

如图3所示，次声波共振装置通过次声波共振装置底座23放置于半球平台2上，次声波共振装置包括环向分布的若干次声波共振筒36，各次声波共振筒36之间通过连接绞板26固定相对位置，次声波共振筒36包括筒体10、次声波发生器12、共振电流发生器16和滤波片11；

筒体10一侧设置有压缩气腔42，该气腔的腔壁为由内腔壁54和外腔壁38围成的真空隔离腔39，能避免杂声进入造成干扰，这样次声波通过滤波片这一唯一路径进入次声波共振筒；压缩气腔42内设置有排气门40，排气门40与脉冲式控制器41的输出端相连，脉冲式控制器41控制排气门40的开合；压缩气腔42的一端为锥形口与筒体10的一端相连，压缩气腔42的另一端连接气压马达43，气压马达43连接次声波发生器12的输出端，筒体10的与压缩气腔42的锥形口相连的一端安装有可以旋转的滤波片11，通过将滤波片11旋转至不同角度来接收地震前产生的次声波，同时避免其他声波的干扰；

筒体10另一侧安装共振电流发生器16，共振电流发生器16包括永磁体13、薄膜片14和振荡线圈15；筒体10的边缘连接薄膜片14，振荡线圈15一侧连接到薄膜片14上，永磁体13设置在振荡线圈15的另一侧，以使振荡线圈15产生感应磁通量，振荡线圈15的两端通过导线22连接到集流板19上，集流板19通过导线22连接变压器25输入端，集流板19通过次声波共振装置排线20连接次声波共振装置指示排灯21，且声波共振装置排线20、次声波共振装置指示排灯21的数量与次声波共振筒相同；

次声波发生器12通过气压马达43产生压缩空气，空气进入压缩气腔42，再由脉冲式控制器41通过排气门40以脉冲方式迅速放出气体，高速排除的空气激发周围媒质的低频振动，形成地震定量分析检测所需的次声波，次声波发生器12在不同的次声波共振筒36内产生的次声波的波段是不同的，将0~20Hz的次声波按照地震的等级分波段产生次声波；

当地震前产生的次声波使薄膜片14振动，进而带动振荡线圈15振动时，永磁体13通过振荡线圈15的磁通量也随之发生变化，产生变化的电流，根据集流板1储存的经验数据来确定发生共振的声波共振筒，并将该电流通过次声波共振装置排线20引出，并通过次声波共振装置指示排灯21显示，由于次声波共振装置指示排灯21与次声波共振装置排线20一一对应，因此通过亮起的次声波共振装置指示排灯21即可得出所对应的地震等级；

各次声波共振筒的次声波发生器的输入端引出引线汇聚构成电流枢纽，电源的输出端通过导线连接该电流枢纽，集流板通过次声波共振装置排线连接次声波共振装置指示排灯。次声波共振装置指示排灯21输出的弱电流通过导线22引至变压器25，将弱电流转换成强电流。

如图4所示，球面地磁场扰动感应装置包括万向电子束发射器、电子束接收环、十四个地磁场扰动感应器28和十四个球面体集成电路板27；球面体集成电路板27围成的球形空间分成十四个小空间，每个小空间设置有一个地磁场扰动感应器28；本实施方式的球面体集成电路板27采用微处理器；

万向电子束发射器位于球面体集成电路板27围成的球形空间的中心，万向电子束发射器包括14个互成45度角的发射极29和发生器；每个发射极29发出的电子束30都发射到与其相对的接收环31上；万向电子束发射器的发射极29的输入端通过导线22连接电源35的输出端；球面集成电路板27通过导线22连接变压器35输出端。

电子束接收环31是用于接收与其相对的发射极29发出的电子束的装置，电子束接收环31连接球面体集成电路板27输入端，球面体集成电路板27输出端通过球面地磁场扰动感应装置排线32连接到球面地磁场扰动感应装置指示排灯33；

环状金属（铜）片构成的接收环31，接收持续不断的电子束30，从而形成通路，将电信号传递给球面体集成电路板27，球面体集成电路板27对接收到的电信号进行识别后，将识别结果通过球面地磁场扰动感应装置排线32传输至地磁场扰动感应装置指示排灯33，控制相应指示排灯闪烁；

地磁场扰动感应器28包括第一电磁铁45和第二电磁铁46，两个磁铁对称置于电子束30两侧，第一电磁铁45的N极与第二电磁铁46的S极相对，第一电磁铁45和第二电磁铁46均与升压变压线圈铁芯47两端连接，升压变压线圈48绕在升压变压线圈铁芯47上，弱电流绕线线圈51绕在弱电流绕线铁芯50上，绕磁线圈53绕在绕磁线圈铁芯52上，升压变压线圈铁芯47和弱电流绕线铁芯50之间通过中间连接器49固定相对位置，中间连接器49是将升压变压线圈48的一端和弱电流绕线线圈51的一端连接起来作为中间连接器49的一端，将升压变压线圈48的另一端和弱电流绕线线圈51的另一端连接起来作为中间连接器49的另一端，第一电磁铁45一侧的中间连接器49两端和第二电磁铁46一侧的中间连接器49两端相连接；弱电流绕线线圈51的一端连接绕磁线圈53的一端，弱电流绕线线圈51的另一端连接绕磁线圈53的另一端；

变压器25外部套有变压隔磁外罩24，防止变压器产生的磁场干扰检测仪的正常工作，变压器25分别通过导线22连接集流板19和球面集成电路板27，从集流板19输出的弱电流信号经变压器25放大后，输出强电流信号至万向电子束发射器。

电源35外部套有电源隔磁外罩34，将电源可能产生的磁场隔离开，避免磁干扰。各次声波共振筒36的次声波发生器12的输入端引出引线18汇聚构成电流枢纽17，电源35的输出端分别通过导线22连接该电流枢纽17和万向电子束发射器的发射极29的输入端。

在没有地震灾害时，地震监测仪处于开路状态，当地震来临之前几天，由于地质运动产生的次声波以及地磁场的扰动已经形成，并以不同程度影响到地面。一旦将有地震等强烈的地壳运动发生，该检测仪会预先接收到地震带来的次声波和扰动地磁波的信号，该次声波由次声波共振装置检测并确定次声波等级，次声波共振装置中的各次声波共振筒分为一级地震次声波段、一点五级次声波段，类推至十级次声波段，各次声波段（次声波共振筒）环向分布，这样可以实现根据不同等级地震产生的次声波共振状态来判断灾害等级，每个次声波共振筒都装有次声波发生器，次声波发生器产生的次声波分为不同频率等级，当产生地震时，传来的次声波的波段一定会与某次声波共振筒产生共振，引起该次声波共振筒一端的薄膜片发生振动，使薄膜片上的振荡线圈产生电流，电流经过与该振动筒相对应的排线传输至次声波共振装置指示排灯，相应指示排灯亮起。

次声波共振装置指示排灯输出的弱电流经变压器放大后，将低电压转换为高电压，输出至万向电子束发射器，当没有地磁扰动时，第一电磁铁和第二电磁铁形成稳定磁场，每个发射极发出的电子束均发射到所对应的接收环中心位置，将各发射极发出的电子束经球面体集成电路板汇合送至指示排灯，指示排灯显示正常；当地壳运动因此地磁发生变化时，微小的地磁扰动经地磁场扰动感应器放大为明显的强化扰磁，地磁场扰动感应器由微扰磁变化产生微电流变化，微电流变化放大形成强电流变化，强电流变化通过磁生电原理产生强磁场，强磁场干扰电子束，使其发生轨道偏离，扰磁级别不同，电子束偏离的轨道也不同，这样就可以根据偏移的轨道判断地震的级别，同时为避免磁场方向与电子束方向一致才造成检测盲区，本实施方式在不同方向设置了地磁场扰动感应器。偏移后的电子束形成新的电流通路，该电流通路汇合到球面体集成电路板，经球面地磁场扰动感应装置排线输出至球面地磁场扰动感应装置指示排灯，指示排灯根据电流情况实时显示地震等级。

根据次声波共振装置指示排灯和球面地磁场扰动感应装置指示排灯所示的地震等级综合判断地质灾害等级。

采用上述矿山地区地震监测仪，进行矿山地区地震检测的方法，包括如下步骤：

步骤1：地震监测仪处于开路状态；

步骤2：发生强烈的地壳运动时，次声波共振装置接收到地震带来的次声波，球面地磁场扰动感应装置接收地震带来的扰动地磁波；

步骤3：次声波发生器通过气压马达产生压缩空气，空气进入压缩气腔，再由脉冲式控制器通过排气门以脉冲方式迅速放出气体，高速排除的空气激发周围媒质的低频振动，形成地震检测所需的次声波；同时扰动地磁波使扰磁线圈的磁通量发生变化，形成弱感应电流，经升压变压处理后形成高压强电流，高压强电流通过第二电磁铁产生强磁场；

次声波发生器在不同的次声波共振筒内产生的次声波的波段是不同的，将0~20Hz的次声波按照地震的等级划分波段；

当地震来临前，地磁场发生不规律扰动，扰磁线圈包裹的扰磁线圈铁芯、弱电流绕线圈包裹的弱电流绕线铁芯、升压变压线圈包裹的升压线圈铁芯、电磁铁绕线圈共同构成闭合回路，扰动地磁场经过扰磁线圈导致扰磁线圈的磁通量发生变化，形成弱感应电流，经升压变压处理后形成高压强电流，高压强电流通过第二电磁铁产生强磁场；第二电磁铁与第一电磁铁跨过射流电子束形成N、S极相对应的磁极组，进而形成强磁场；

步骤4：次声波引起薄膜片随次声波强弱变化发生规律震动，进而带动振荡线圈振动，永磁体通过振荡线圈的磁通量也随之发生变化，振荡线圈两端连至集流板形成闭合电路，当闭合电路的磁通量发生变化即产生相应的震荡电流；

步骤5：电流经集成电路板传递至指示排灯，如果没有地震异常，则排灯显示正常；当有次声波从地下传来时，滤波片旋转并且次声波均匀向四周发散，保证任何振动方向的次声波进入不同的次声波共振筒内，且至少一个次声波共振筒内次声波完整进入；

步骤6：进入次声波共振筒的次声波与次声波发生器所产生的次声波发生共振，通过集流板判断该次声波段所属地震等级，并根据判断结果控制相应指示排灯显示；

次声波发生器在整个次声波段均分，使每个次声波共振筒内的次声波发生器均稳定发出该波段附近的次声波，该次声波与外界传来的经滤波后的完整次声波发生共振，当一个或几个次声波共振筒发生接近共振的情况时，该共振筒的滤波片停止转动，稳定接受并继续识别，发生共振的次声波共振筒另一端的薄膜片将该声信号转化为电信号，再送给中央集成电路板分析处理，电流经集流板经验数据分析后可判断该次声波段接近几级地震的次声波段，并由集成电路板通过导线传递至指示排灯，在几级地震附近，几级地震的指示灯显示，地震过程次声波随时发生变化，并且地震等级也在变化，指示排灯的显示也在变化，但是地震变化范围不大，指示排灯总会在相邻几个灯闪动，进而即可判断地震检测系统几乎就在相应的震级附近变化。

步骤7：次声波共振装置产生的微弱的震荡电流通过变压器转化为高电压强电流；

步骤8：高电压强电流经电流枢纽进入万向电子束发射器，发射极发出电子束；

在没有地磁场扰动的情况下，电子束将正中接收环中心，接收环与电子束构成电流通路，通过球面集成电路板分析处理后经导线引出至指示排灯，指示排灯显示电路正常，电流经指示排灯输送至直流电源，整个仪器系统构成闭合通路；

步骤9：电子束的轨道随强磁场扰动发生相应轨道偏移，电子束接收环收到的电流信号同时传递给球面集成电路板；

不同地震等级造成的地磁扰动大小是不一样的，这样电磁铁形成的强磁场扰动也随之发生相应变化，这样电磁场的变化直接导致中间射流电子束轨迹的变化，根据地磁场扰动大小强弱的不同，电磁铁强磁变化的规律也随之变化，即导致中间的电子束发生轨道偏移，致使最终打到接收环上外围轨道，每个轨道环的逻辑电路是同一级别，万向电子束发射器可以避免地磁场方向与电子束射流方向接近平行而导致的射流电子束不能发生明显偏转，万向电子束射流器总可以使有四个与地磁方向相垂直的射流器，这样总有四个方向电子流偏移量最大，且偏移量接近相同；同时，任意时刻总有八个射流器与地磁方向成接近45°夹角，这样的八个射流电子束几乎可以形成接近相同的偏移量，进而电子射流接收环接收到的电流信号也同时传递至球面集成电路板；

步骤10：轨道偏移量最大的电子束发出的信号，经球面集成电路板的电子束接收环接收后，根据该信号对应的地磁波判断地震等级，并通过球面地磁场扰动感应装置指示排灯显示。

轨道偏移量最大的一组电子束接收环和45°电子束的接收环可以将电流信号送至球面集成电路板与经验数据相比较进行逻辑分析处理，进而将叠加而成的电信号与经验值比较得出地震等级的变化范围，最终将该变化范围体现在指示排灯上，随着地震等级的变化，指示排灯显示出来的数据就可以随时跟踪并显示地震的等级。

将地震引发的地磁扰动与次声波扰动同时在一台仪器上定量显示出来，排除了单纯由于次声波扰动或者单纯由地磁场扰动带来的不可判断性，单纯的次声波扰动或者单纯的地磁场扰动都对可能因为其他自然现象或者人为因素造成的扰动。

Claims (10)

1.一种矿山地区地震监测仪，其特征在于：包括回转底座、半球平台、左右旋架、上下旋架和检测装置；

左右旋架和上下旋架安装于回转底座上方；

半球平台水平置于左右旋架内，上下旋架套在左右旋架外，且半球平台、上下旋架、左右旋架的圆心重合，半球平台与左右旋架固定连接，上下旋架与左右旋架分别通过第二铰接杆和第四铰接杆连接，左右旋架通过第一铰接杆垂直连接到回转底座，左右旋架在垂直方向的上端插有第三铰接杆；

检测装置安装在半球平台上，检测装置包括次声波共振装置、球面地磁场扰动感应装置、电源和变压器；

次声波共振装置通过导线连接变压器输入端，变压器输出端连接球面地磁场扰动感应装置，电源通过导线分别连接次声波共振装置和球面地磁场扰动感应装置。

2.根据权利要求1所述的矿山地区地震监测仪，其特征在于：所述次声波共振装置用于接收地震前产生的次声波并判断该次声波所属的地震等级。

3.根据权利要求1所述的矿山地区地震监测仪，其特征在于：所述球面地磁场扰动感应装置用于接收地震前产生的扰动地磁波并判断该扰动地磁波所属的地震等级。

4.根据权利要求1所述的矿山地区地震监测仪，其特征在于：所述次声波共振装置通过次声波共振装置底座放置于半球平台上，次声波共振装置包括若干次声波共振筒，次声波共振筒包括筒体、次声波发生器、共振电流发生器和滤波片；筒体的一端安装有次声波发生器，另一端安装共振电流发生器；

筒体一侧设置有压缩气腔，该气腔的腔壁为由内腔壁和外腔壁围成的真空隔离腔，压缩气腔的一端为锥形口与筒体的一端相连，压缩气腔的另一端连接气压马达，气压马达连接次声波发生器的输出端，压缩气腔内设置有排气门，排气门与脉冲式控制器的输出端相连；筒体的另一端的边缘连接薄膜片，振荡线圈一侧连接到薄膜片上，永磁体设置在振荡线圈的另一侧，振荡线圈的两端通过导线连接到集流板上，集流板通过导线连接变压器输入端；

各次声波共振筒的次声波发生器的输入端引出引线汇聚构成电流枢纽，电源的输出端通过导线连接该电流枢纽，集流板通过次声波共振装置排线连接次声波共振装置指示排灯。

5.根据权利要求1或3所述的矿山地区地震监测仪，其特征在于：所述球面地磁场扰动感应装置包括万向电子束发射器、电子束接收环、十四个地磁场扰动感应器和十四个球面体集成电路板；所述十四个球面体集成电路板围成的球形空间，且将该球形空间分成十四个小空间，每个小空间设置有一个地磁场扰动感应器；

万向电子束发射器位于球面体集成电路板围成的球形空间的中心，万向电子束发射器包括发射极和发生器；

电子束接收环与发射极相对，电子束接收环连接球面体集成电路板输入端，球面体集成电路板输出端通过球面地磁场扰动感应装置排线连接到球面地磁场扰动感应装置指示排灯；

球面地磁场扰动感应器包括第一电磁铁和第二电磁铁，两个磁铁对称置于电子束两侧，第一电磁铁的N极与第二电磁铁的S极相对，第一电磁铁S极侧和第二电磁铁N极侧均设置有升压变压线圈铁芯、弱电流绕线铁芯和绕磁线圈铁芯，第一电磁铁和第二电磁铁均与升压变压线圈铁芯两端连接，升压变压线圈绕在升压变压线圈铁芯上，弱电流绕线线圈绕在弱电流绕线铁芯上，绕磁线圈绕在绕磁线圈铁芯上，升压变压线圈铁芯和弱电流绕线铁芯之间通过中间连接器固定相对位置，升压变压线圈的一端和弱电流绕线线圈的一端连接起来作为中间连接器的一端，升压变压线圈的另一端和弱电流绕线线圈的另一端连接起来作为中间连接器的另一端，第一电磁铁一侧的中间连接器两端和第二电磁铁一侧的中间连接器两端相连接；弱电流绕线线圈的一端连接绕磁线圈的一端，弱电流绕线线圈的另一端连接绕磁线圈的另一端；

万向电子束发射器的发射极的输入端通过导线连接电源的输出端；球面集成电路板通过导线连接变压器输出端。

6.根据权利要求1所述的矿山地区地震监测仪，其特征在于：所述左右旋架和上下旋架均为环状旋架，电源外部套有电源隔磁外罩，变压器外部套有变压隔磁外罩。

7.根据权利要求1所述的矿山地区地震监测仪，其特征在于：所述第一铰接杆、第二铰接杆、第铰三接杆和第四铰接杆是用于支撑固定及绕转变向的部件，且各铰接杆端部均开有均匀分布的环向销孔，可以通过插销插入销孔以锁定上下旋架或左右旋架。

8.根据权利要求4所述的矿山地区地震监测仪，其特征在于：所述次声波共振筒之间通过连接绞板固定相对位置。

9.根据权利要求4所述的矿山地区地震监测仪，其特征在于：所述滤波片是通过旋转至不同角度接收地震前产生的次声波的部件。

10.采用权利要求1所述的矿山地区地震监测仪进行矿山地区地震检测的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：地震监测仪处于开路状态；

步骤2：发生强烈的地壳运动时，次声波共振装置接收到地震带来的次声波，球面地磁场扰动感应装置接收地震带来的扰动地磁波；

步骤3：次声波发生器通过气压马达产生压缩空气，空气进入压缩气腔，再由脉冲式控制器通过排气门以脉冲方式迅速放出气体，高速排除的空气激发周围媒质的低频振动，形成地震检测所需的次声波；同时扰动地磁波使扰磁线圈的磁通量发生变化，形成弱感应电流，经升压变压处理后形成高压强电流，高压强电流通过第二电磁铁产生强磁场；

次声波发生器在不同的次声波共振筒内产生的次声波的波段是不同的，将0~20Hz的次声波按照地震的等级划分波段；

步骤4：次声波引起薄膜片随次声波强弱变化发生规律震动，进而带动振荡线圈振动，永磁体通过振荡线圈的磁通量也随之发生变化，振荡线圈两端连至集流板形成闭合电路，当闭合电路的磁通量发生变化即产生相应的震荡电流；

步骤5：电流经集成电路板传递至指示排灯，如果没有地震异常，则排灯显示正常；当有次声波从地下传来时，滤波片旋转并且次声波均匀向四周发散，保证任何振动方向的次声波进入不同的次声波共振筒内，且至少一个次声波共振筒内次声波完整进入；

步骤6：进入次声波共振筒的次声波与次声波发生器所产生的次声波发生共振，通过集流板判断该次声波段所属地震等级，并根据判断结果控制相应指示排灯显示；

步骤7：次声波共振装置产生的微弱的震荡电流通过变压器转化为高电压强电流；

步骤8：高电压强电流经电流枢纽进入万向电子束发射器，发射极发出电子束；

步骤9：电子束的轨道随强磁场扰动发生相应轨道偏移，电子束接收环收到的电流信号同时传递给球面集成电路板；

步骤10：轨道偏移量最大的电子束发出的信号，经球面集成电路板的电子束接收环接收后，根据该信号对应的地磁波判断地震等级，并通过球面地磁场扰动感应装置指示排灯显示。