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浅谈电梯地震传感器及其中的三轴加速度传感器应用

作者:深圳铭之光 发布时间:2018-10-29 17:22:53
  当地震来临时,如果你正在运行的电梯里,及时让电梯进入管制运行模式,是极为关键的。这其中的逻辑是,通过地震传感器准确感知地震的来临,使电梯及时进入管制运行模式。可以看出,地震传感器是前提,管制运行是手段,电梯和乘客安全是目的。
 


电梯地震传感器监测设备,资料图
 
  在电梯行业领域,电梯地震传感器是个小众产品,但又是一个关键部件。如今,在日、美、欧等发达国家制定的标准中,都对电梯地震传感器有着相应的要求。在日本,地震传感器分两类,一类是传统机械式传感器;一类是电子式传感器,其中多采用的是MEMS加速度传感器。美国和欧洲一般采用电子式地震传感器。然而,在国内电梯行业,地震传感器的应用,尚未完全展开。
 
  这其中,机械式地震传感器构造相对简单,由永久磁石、感知元件和微动开关组成,当吸附在磁石上的感知元件感知到超过设定值得震动信号后,就会触动微动开关输出触点信号。但囿于机械结构,其缺陷也明显,如精度低、动态响应范围小、低频检测困难、难以区分背景噪声等。
 


MEMS技术,即微机电系统。是融合微电子与精密机械制作技术,将微传感器、微执行器以及微信号处理与控制电路、通信、电源集成于一体的微型机电系统。
 
  而随着先进的MEMS技术的出现,改变了这一局面。采用MEMS技术的地震传感器,有传统地震传感器不可比拟的优势,如检测灵敏度高、精度高、响应范围大,检测快速等。
 


电子式电梯地震监测仪外观及内部结构
 
  具体来说,电子式地震传感器,一般采用低噪声、高灵敏度的MEMS三轴加速度传感器,来采集地震加速度,输出相应的电信号,通过低通滤波滤除高频干扰,然后经由高精度模数转换器送给微处理器,微处理器对数据进行分析,判断地震事件是否发生,如有地震事件则进行相应的触点输出,并记录地震发生信息。
 
  电梯地震监测仪是采用电子式地震传感器的具体产品,主要由处理单元模块、加速度采集模块、复位和检测电路、电源模块、时钟模块、触点输出模块、存储模块组成。通过采用三轴加速度传感器,来采集地震时地面X、Y、Z三个方向的地面运动加速度,准确检测地震的发生。
 


常见的三轴加速度传感器,图为村田muRata三轴加速度传感器SCA3300-D01。
 
  具体来说,纵波P波到来时,加速度传感器检测出地震早期垂直方向的振动,因此,输出相应的电信号,通过滤波放大后,经由模数转换器,送给微处理器控制进行相应处理。同理,当横波S波到来时,加速度传感器检测出水平方向的振动,并输出相应的电信号,通过滤波放大后经由模数转换器送给微处理器控制进行相应处理。