地震是地球上最大的自然灾害之一，对人类的损害极大，如果能观察到前震活动，并以它作为预告大震的手法，能够设法避免或减轻大震形成的伤亡和丢失;大震产生之后，如果能监督余震活动，能够避免灾情的加剧和扩展。把握前震和余震的活动规则，关于研讨地震预告，进行防震抗震都有重要的含义。本文正是依据这种考虑，选用模块化的规划思路规划了一种简易的家用地震的猜测和报警设备、也使得本规划具有必定的移植性和可扩展性。
1 体系总体规划
体系总体规划框图如图1所示。
前端信号处理部分咱们对信号扩大后运用高阶低通滤波器进行滤波，再经频谱均衡滤波器对地层衰减进行补偿，然后复原正确的地震波信号。单片机MSP430F2002完结两方面的功用：操控ADS7818采样时钟进行模数转化;处理输入数据，操控LED显现及蜂鸣器报警。
2 硬件电路规划
体系的硬件主要由前端扩大模块、低通滤波模块、频谱均衡滤波模块、精细峰值检波模块、A/D模块及操控报警显现模块构成。首要对信号扩大后运用高阶低通滤波器进行滤波，再经频谱均衡滤波器对地层衰减进行补偿，复原正确的地震波信号。单片机首要操控AD采样时钟进行模数转化并对输入数据进行处理，操控LED显现及蜂呜器报警。下面将
逐个对各模块进行介绍：
1)扩大和滤波电路
在一般信号的扩大使用中，一般只需经过差动电路即可满足要求，但是根本差动扩大电路精细度较差，且差动扩大电路中改变扩大增益时，有必要调理两个电阻，使整个信号扩大精度变的杂乱，而外表扩大电路则无此缺陷。本体系选用具有高共模抑制比、高输入阻抗、低功耗等长处的AD620外表扩大器进行前端信号的扩大处理。其增益核算方法为：
式中Au表明扩大器的增益，R1为反应电阻，在本电路中取固定值，RG为平衡电阻，选用可调电阻，这样扩大倍数Au只需调理电阻RG就可设定。
地震信号是低频信号，它的有用频率规模大约在20～300 Hz之间。本体系选用了6阶低通滤波。该滤波电路带内增益为12 dB，依据电路规划要求，调整电路中的电阻电容参数，将截止频率设置为500 Hz。
2)频谱均衡滤波电路：
均衡滤波器规划框图如图2。
依据某区域的地震参数(Vo、β)，树立视等厚吸收介质模型(单层厚度为0.5秒，共6层)，其地层吸收衰减特性为：
式中：Dn(f)是第1～n层的累积吸收衰减量，Vi是第i层的层速度。
要对地层的吸收衰减进行补偿有必要在前置扩大电路中设置与地层吸收衰减特性相反的滤波器——均衡滤波器。它的传递函数应为：
H(f)=1/Dn(f) (3)
对其进行麦克劳林打开，为了使规划的频谱均衡滤波器的振幅函数愈加挨近其打开式，相位谱尽量是一简略函数或零相位谱，取麦克劳林打开式的偶数项得：
为积分系数，式中
，Vi为输入电压的有用值，依据地震波的幅值巨细，核算得出积分系数D12、D34、D56的值分别为0.035 8、0.049 6、0.054 4。规划电路原理图如图4-a所示，图中前6个运放选用RC微分电路完结频谱均衡滤波功用，经过电阻R和%&&&&&%C来得到积分系数D12、D34、D56，终究一级运放完结扩大功用。参阅实测数据，依据公式
依据上述幅频呼应曲线，对不同频率波按它们衰减的函数进行补偿，约提高0.07 dB/Hz，对主频200 Hz的补偿为12 dB。
3)峰值检波电路
因为本体系是记载地震的最大震级，这要求有必要敏捷盯梢，这一功用选用峰值检波电路来完结。要求电路能时间跟从地震波的最大振幅。在电路中，当输入大于输出时，峰值检波电路处于盯梢状况，当输入小于输出时处于坚持状况能够到达要求的功用。
4)A/D转化电路
因为地震信号的动态规模很高，为了到达必定的分辨率，要求数据收集体系A/D转化位数不能过少。一般的数据收集体系将接连的地震信号采样后量化。本体系使用ADS7818高精度十二位串行输出转化器，ADS7818采样速率CONV=1.54 kHz，SCLK=25 kHz，模仿量的动态规模为0～5 V。
5)单片机体系电路
单片机体系其软件操控流程如图4所示。
3 测验与数据剖析
本规划分别对各单元模块进行了调试，对峰值检波输出的数据进行测验，得到体系实践的幅频呼应曲线如图5所示，与理论得到的曲线比照能够看出实践丈量的数据与理论值比较挨近，在差错答应的规模内，本规划能够到达预期的功用需求。
别的，表1对在典型频率200 Hz情况下的输入信号、检波输出、A/D转化的输出和终究的震级显现进行了测验。
4 定论
文中经过模仿电路结合TI公司单片机MSP430进行采样操控的规划思路，完结了一种简易家用地震报警仪的规划。经过对规划电路的功能仿真剖析和200 Hz典型地震波数据的实践测验，对轰动强度为10 mv以上的地震波信号，该设备能够精确地报警并显现地震的等级。
