涨知识了@@！MEMS也可以用来监测地震@@

作者@@：Coventor（泛林集团旗下公司@@）资深应用工程师@@ Hideyuki Maekoba

原文链接@@：https://www.coventor.com/blog/shaking-your-world-using-mems-seismometers-to-monitor-earthquakes/ 

无论在@@哪一年@@，全世界大约都会发生@@16次大地震@@，其中@@15次是@@7级@@，1次是@@8级@@或@@@@8级@@以上的地震@@[1]。因此@@，地震早期预警@@(EEW)系统@@的需求量很大@@。由日本气象厅@@(JMA)管理的覆盖全国的@@EEW系统@@[2]从@@2006年开始运行@@。地震台网@@由@@1000个间隔@@20至@@25公里的地震台组成@@。在@@2011年日本东北@@9.1级@@地震之后@@，日本气象厅收集了关于@@EEW系统@@的反馈@@：人们对地震预警@@系统@@@@表示熟悉@@，并发现它们很有用@@；参与者对@@JMA EEW系统@@的功效普遍给予了正面反馈@@，即使有假警报@@，大家的反馈也令人惊讶地积极@@。调查对象们都很熟悉早期预警系统@@的技术@@局限性@@，并认为即便是提供虚假警报的系统@@@@，也好过对于一个即将发生的地震没有任何预警@@。

不过由于地震传感器网@@络分布较少@@（或@@有限@@），地震事件的表征和监测之间可能会发生延迟@@。解决这一问题的其中@@一种方法是使用基于@@MEMS的地震传感器作为传统传感网@@络的补充@@。MEMS传感器体积小@@，价格实惠@@，适用于局部监测@@，也可以提高@@地震监测@@能力@@。利用@@MEMS技术@@和物联网@@@@ (IoT)，人们已经开发或@@部署了一些有趣的地震传感器技术@@@@，作为早期地震预警@@系统@@@@的一部分@@[3]。例如@@，美国加州的@@MyShake项目使用智能手机提供地震警报@@；中国台湾的三个@@EEW系统@@之一@@，即台湾大学开发的@@P-alert系统@@，通过@@MEMS传感器可以更快速地提供现场的地震警告@@。

我们与日本早稻田大学@@合作@@，共同设计了一种@@sub-1hz共振频率的@@MEMS共振器@@，可用于密集地震仪@@网@@络@@[4]。该装置的低共振频率是利用@@具有超小弹簧常数的电调谐弹簧实现的@@。为了进行微调@@，我们提出了一种多步骤电调谐方法@@（如图@@@@1）。我们的地震仪@@结构如图@@@@@@2(a)所示@@，MEMS+®仿真模型的俯视图@@如图@@@@@@2(b)所示@@。不过设计中所需的小弹簧常数降低了地震仪@@的抗冲击能力和动态范围@@。我们采用一种力平衡方法@@，将其中@@的质量位移用反馈力抵消@@（如图@@@@3）。这种创新设计已经在@@@@MEMS+中进行了模拟@@，该设计通过@@使用高度紧凑的外形@@，可以准确地监测输入的加速度@@（代替地震活动@@）。

图@@1：多步骤电调谐的基本原理@@

出处@@：早稻田大学@@Ikehashi教授实验室@@

图@@2(a)：地震仪@@结构示意图@@@@

出处@@：早稻田大学@@Ikehashi教授实验室@@

图@@2(b)：MEMS+地震仪@@模型中心结构俯视图@@@@

出处@@：早稻田大学@@Ikehashi教授实验室@@

图@@3：多区模拟框图@@@@

出处@@：早稻田大学@@Ikehashi教授实验室@@

本研究的目标是开发一种灵敏@@、可靠的@@MEMS地震仪@@，可广泛应用于@@EEW地震预警@@系统@@@@。这种基于@@MEMS的地震仪@@可以提供更准确的地震监测@@@@，更少的错误警报@@，有助于挽救生命@@。我们期待最终将这种创新的地震仪@@部署到先进的地震预警@@系统@@@@中@@。