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淺談電梯地震傳感器及其中的三軸加速度傳感器應用

作者:深圳銘之光 發布時間:2018-10-29 17:22:53
  當地震來臨時,如果你正在運行的電梯里,及時讓電梯進入管制運行模式,是極為關鍵的。這其中的邏輯是,通過地震傳感器準確感知地震的來臨,使電梯及時進入管制運行模式??梢钥闯?,地震傳感器是前提,管制運行是手段,電梯和乘客安全是目的。
 


電梯地震傳感器監測設備,資料圖
 
  在電梯行業領域,電梯地震傳感器是個小眾產品,但又是一個關鍵部件。如今,在日、美、歐等發達國家制定的標準中,都對電梯地震傳感器有著相應的要求。在日本,地震傳感器分兩類,一類是傳統機械式傳感器;一類是電子式傳感器,其中多采用的是MEMS加速度傳感器。美國和歐洲一般采用電子式地震傳感器。然而,在國內電梯行業,地震傳感器的應用,尚未完全展開。
 
  這其中,機械式地震傳感器構造相對簡單,由永久磁石、感知元件和微動開關組成,當吸附在磁石上的感知元件感知到超過設定值得震動信號后,就會觸動微動開關輸出觸點信號。但囿于機械結構,其缺陷也明顯,如精度低、動態響應范圍小、低頻檢測困難、難以區分背景噪聲等。
 


MEMS技術,即微機電系統。是融合微電子與精密機械制作技術,將微傳感器、微執行器以及微信號處理與控制電路、通信、電源集成于一體的微型機電系統。
 
  而隨著先進的MEMS技術的出現,改變了這一局面。采用MEMS技術的地震傳感器,有傳統地震傳感器不可比擬的優勢,如檢測靈敏度高、精度高、響應范圍大,檢測快速等。
 


電子式電梯地震監測儀外觀及內部結構
 
  具體來說,電子式地震傳感器,一般采用低噪聲、高靈敏度的MEMS三軸加速度傳感器,來采集地震加速度,輸出相應的電信號,通過低通濾波濾除高頻干擾,然后經由高精度模數轉換器送給微處理器,微處理器對數據進行分析,判斷地震事件是否發生,如有地震事件則進行相應的觸點輸出,并記錄地震發生信息。
 
  電梯地震監測儀是采用電子式地震傳感器的具體產品,主要由處理單元模塊、加速度采集模塊、復位和檢測電路、電源模塊、時鐘模塊、觸點輸出模塊、存儲模塊組成。通過采用三軸加速度傳感器,來采集地震時地面X、Y、Z三個方向的地面運動加速度,準確檢測地震的發生。
 


常見的三軸加速度傳感器,圖為村田muRata三軸加速度傳感器SCA3300-D01。
 
  具體來說,縱波P波到來時,加速度傳感器檢測出地震早期垂直方向的振動,因此,輸出相應的電信號,通過濾波放大后,經由模數轉換器,送給微處理器控制進行相應處理。同理,當橫波S波到來時,加速度傳感器檢測出水平方向的振動,并輸出相應的電信號,通過濾波放大后經由模數轉換器送給微處理器控制進行相應處理。
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