地震監(jiān)測(cè)儀:DIYer果斷變身“預(yù)警大師”

大部分地震監(jiān)測(cè)儀的核心裝置，簡(jiǎn)單說(shuō)起來(lái)就是在磁場(chǎng)中懸掛一個(gè)固定有線圈的重物。當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，地面帶動(dòng)設(shè)備中產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁鐵一起震動(dòng)，而線圈卻因?yàn)閼覓熘匚锏膽T性保持基本靜止。這時(shí)線圈因?yàn)榍懈畲帕€產(chǎn)生了感應(yīng)電流，采集這個(gè)信號(hào)，再做一些濾波和阻尼處理，就可以得到有意義的信息。

我的地震儀采用了一個(gè)低阻抗的半成品檢測(cè)器，自帶阻尼功能，這是設(shè)備的系統(tǒng)原理框圖。

運(yùn)動(dòng)傳感器

● 這就是整個(gè)設(shè)備的照片，丑是丑點(diǎn)，但是很實(shí)用的。A和B是兩個(gè)廢棄的硬盤，這里我們?nèi)サ舸诺?，只使用它的磁頭臂。

● 磁頭臂在硬盤中工作時(shí)，由音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器給音圈電機(jī)中線圈通電，線圈就會(huì)帶動(dòng)磁頭臂移動(dòng)。與其他所有電機(jī)相同，音圈電機(jī)也能反著用，也就是說(shuō)當(dāng)移動(dòng)磁頭臂時(shí)，音圈電機(jī)中的線圈里就會(huì)產(chǎn)生一股電流。我們可以放大這個(gè)電流信號(hào)，再把它采集到電腦中去。

● C是個(gè)很重很重的鉛塊，是從我家奇怪的天花板上剝下來(lái)的，這里采用彈簧懸掛的方式掛在設(shè)備上。D是一個(gè)附著在鉛塊C上的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)把鉛塊C與底板的相對(duì)移動(dòng)傳到硬盤的磁頭臂。兩塊硬盤的磁頭臂分別負(fù)責(zé)采集兩個(gè)方向的移動(dòng)。E和F是兩個(gè)用以保證設(shè)備穩(wěn)定的鉛塊。G是選擇開關(guān)，可以選擇采集A和/或B線圈中的信息。經(jīng)過(guò)我的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)采集A和B線圈是最靠譜的。

● 當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，懸掛鉛塊C因?yàn)閼T性基本保持不動(dòng)，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)D也相對(duì)C不動(dòng)，但是這時(shí)E、F會(huì)隨地震震動(dòng)，于是磁頭臂移動(dòng)，A、B線圈產(chǎn)生出感應(yīng)電流，地震就被檢測(cè)到了。

● 據(jù)我所知還沒(méi)有人這樣使用硬盤，所以這個(gè)地震儀應(yīng)該是個(gè)原創(chuàng)發(fā)明，啊哈哈哈~

● 這個(gè)設(shè)備還有個(gè)優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)橐羧﹄姍C(jī)本來(lái)就是要在高速下驅(qū)動(dòng)磁頭臂，電機(jī)的阻抗特別低，所以電路基本不存在受到電磁干擾的問(wèn)題。在旁邊工作著四臺(tái)電腦和一個(gè)顯示器的情況下，信號(hào)都不會(huì)摻雜太多電源的噪聲。

放大器

● 這是一個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)的放大器電路，用2個(gè)741運(yùn)算放大器制作。整個(gè)電路由15V的正負(fù)雙電源驅(qū)動(dòng)。

● 選擇開關(guān)可以選擇輸入L1和/或L2線圈（A、B音圈電機(jī)）中的信號(hào)。

● 當(dāng)輸入信號(hào)時(shí)，R1或R2與R3匹配能使信號(hào)獲得1000或300倍的反向放大。因?yàn)橐獧z測(cè)的頻率很低（典型地震的頻率是1Hz或更低），我們的電路還是很可能獲得這么高增益的。VR1是一個(gè)接調(diào)零端的10K微調(diào)電阻，用以調(diào)整輸出的直流模擬信號(hào)，方便進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。R5和LED是電源指示燈。最后還要把整個(gè)電路的輸出接入單位增益緩沖器，好有足夠的電流去驅(qū)動(dòng)8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

● 如果要把設(shè)備放到一個(gè)地震頻發(fā)的地方去，就不需要這么靈敏，可以把R1、R2換成阻值較小的電阻來(lái)減少放大倍數(shù)。不過(guò)要記得把R4也換成和R1、R2相近阻值的電阻。這個(gè)電路的放大倍數(shù)是-（R3/R1或R2），如果你想要100倍的反向放大，用個(gè)10K的電阻就可以實(shí)現(xiàn)。

● 這是我做的電路布局，如果你需要可以RiscPC文件，可以聯(lián)系我。