本发明专利技术提供一种微地震地声监测仪，包括外壳、声音传感器、功率放大器、MCU微控制器、无线信号传输电路、电源、蓄电池、电池管理电路以及印制电路板，印制电路板通过螺丝固定在外壳的底部，其它元器件固定在印刷电路板上，声音传感器与功率放大器连接，功率放大器连接MCU微控制器，MCU微控制器连接无线信号传输电路，电源连接声音传感器、功率放大器、MCU微控制器、无线信号传输电路和电池管理电路，电池管理电路与蓄电池连接；本发明专利技术采用无线电传输信号、内置蓄电池以及多点监测、无线自组网和智能联合计算，提高了监测信号的准确度，降低了监测信号的干扰，大幅度提高了监测系统的可靠性，实现了矿山井下岩层形变监测的数字化和智能化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地震监测仪器领域，涉及一种微地震地声监测仪，其采用无线电传输信号，智能化的对矿山采空区域地下岩层发生形变时产生的声波进行监测和预警。
技术介绍
只要有矿山开采行为，就会形成采空区，而且是采多少矿石或煤炭就会形成多少空间的采空区，近几年每年的煤炭及矿石产量在数亿吨以上，因采矿造成的采空区及由此引发的地质沉陷灾害，在面积上呈扩大趋势，受灾人口也是逐年增加，若发生地震后果更是不堪设想。现有的用于矿山井下地声监测仪一般由前端声音探头和数据处理分站组成，数据分站一般由滤波放大电路、AD转换器、电源转换器组成，数据分站可以支持接入多组前端声音探头；使用时采用外部电源进行供电，同时采用电缆将前端声音探头的模拟信号传输至数据分站，数据分站处理来自前端声音探头的模拟信号，对模拟信号进行放大、滤波转换成数字信号，然后通过其他数字信号电缆将数据传输至计算机。而目前现有的地声监测仪普遍具有以下缺点：（1）传感器采用电缆方式输出模拟信号，抗干扰性能差、准确度低；（2）普遍采用外部电源供电和有线电缆传输信号，由于矿山井下环境恶劣，容易使电源或信号线路短路或断路，降低监测系统的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述已有技术的不足，提供一种微地震地声监测仪，是基于数字化和无线电信号传输的、内置电源的智能地声监测仪。本专利技术为了实现上述目的所采用的技术方案是，一种微地震地声监测仪，包括外壳、声音传感器、功率放大器、MCU微控制器、无线信号传输电路、电源、蓄电池、电池管理电路以及印制电路板，声音传感器、功率放大器、MCU微控制器、无线信号传输电路、电源、蓄电池、电池管理电路安装于印刷电路板上，声音传感器采用4522P型双电容全指向驻极体电容咪头，功率放大器采用美国TexasInstruments公司的LM386型低电压功率放大器MCU微控制器采用ST公司的STM32F103芯片，无线信号传输电路采用美国DigiInternational公司的XBee-PRO(S2)模组，XBee-PRO(S2)模组采用Ember公司EM250芯片，EM250芯片采用Zigbee通信协议且内部集成MCU控制器，XBee-PRO(S2)模组供电电压为2.1-3.6V，无线电传输距离大于100m，具有UART通信接口，所述LM386型低电压功率放大器的第3脚（信号输入）连接4522P型双电容咪头的正极，在LM386其它管脚连接电容和电阻实现声音信号的放大和滤波，蓄电池采用型号为26650的磷酸铁锂电池，电池管理电路采用型号为CN3705多类型电池充电管理集成电路，所述LM386型低电压功率放大器的第5脚连接MCU微控制器STM32F103的第14脚（PA0），实现ADC模数转换功能。MCU微控制器STM32F103的第16脚、第17脚连接XBee-PRO(S2)模组的第2脚和第3脚，实现MCU微控制器与无线信号传输电路的通信功能。26650的磷酸铁锂蓄电池统一经过CN3705多类型电池充电管理集成电路给各个功能电路供电。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过采用无线电传输信号的方式提高了监测信号的准确度，降低了监测信号的干扰。(2)本专利技术通过无线信号传输方式和内置蓄电池的方式大幅度提高了监测系统的可靠性。(3)本专利技术通过多点监测以及无线自组网和智能联合计算，提高了矿山井下岩层形变有关声波监测的可靠性和准确性，实现了矿山井下岩层形变监测的数字化和智能化。附图说明图1是本专利技术机械结构示意图。图2是本专利技术在监测现场的布置平面图。图3是本专利技术中传感器电路连接示意图。图4是本专利技术中电源管理电路连接示意图。图中：1、外壳；2、声音传感器；3、功率放大器；4、MCU微控制器；5、无线信号传输电路；6、电源；7、蓄电池；8、电池管理电路；9、印制电路板；10、矿山井下采空区域；11、矿山井下采空区岩层；12、微地震地声监测仪。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明：微地震地声监测仪，如图1所示，包括外壳1、声音传感器2、功率放大器3、MCU微控制器4、无线信号传输电路5、电源6、蓄电池7、电池管理电路8以及印制电路板9，所述外壳1采用塑料制作而成，印制电路板9通过螺丝固定在外壳1的底部，声音传感器2、功率放大器3、MCU微控制器4、无线信号传输电路5、电源6以及电池管理电路8焊接于印刷电路板9上，蓄电池7通过电池固定盒固定在印制电路板上。声音传感器2采用4522P型双电容全指向驻极体电容咪头，谐振频率范围为20-16,000Hz，操作电压范围为2-10V，信噪比大于等于58dBA，灵敏度为-36dB～-50dB；声音传感器2与功率放大器3和电源6的输入端连接；功率放大器3采用采用美国TexasInstruments公司的LM386型低电压功率放大器，供电范围为5-18V，电压增益为20到200，失真度为0.2%；功率放大器3的第3脚（信号输入）连接4522P型双电容咪头的正极，功率放大器3的第1脚、第5脚、第7脚、第8脚焊接由电阻和电容组成的滤波器，实现信号噪声的滤除；MCU微控制器4采用ST公司的STM32F103芯片，供电电压为2.0-3.6V，运算频率为72MHz，内置FLASH为64K，内置SRAM为20K，集成12位ADC模数转化器，MCU微控制器4的ADC模数转换器接口STM32F103的第14脚（PA0）连接功率放大器3的第5脚，实现模拟信号与数字信号的转换，无线信号传输电路5采用美国DigiInternational公司的XBee-PRO(S2)模组，XBee-PRO(S2)模组采用Ember公司EM250芯片，EM250芯片采用Zigbee通信协议且内部集成MCU控制器，XBee-PRO(S2)模组供电电压为2.1-3.6V，该模组自带无线天线，无线电传输距离大于100m，具有UART通信接口，无线信号传输电路5的UART通信接口连接至MCU微控制器4的UART引脚，即XBee-PRO(S2)模组的第2脚和第3脚与STM32F103的第16脚、第17脚连接，实现MCU微控制器与无线信号传输电路的通信功能；具体的电路连接如图3所示。电源6的输入由蓄电池7提供，蓄电池7采用型号为26650磷酸铁锂蓄电池，输出的额定电压为3.3V；电源6分成二级电压转换，第一级采用集成电路芯片LM2731实现3V转5V电压，LM2731连接方式依据芯片数据手册中建议电路连接，第二级采用集成电路芯片TP54231实现5V转3.3V电压，电源6部分的5V电源提供给声音传感器2、功率放大器3、无线信号传输电路5，电源6部分的3.3V电源提供给MCU微控制器4，电池管理电路8采用型号为CN3705多类型电池充电管理集成电路，输入电压为7.5V到28V，与蓄电池7相连接，实现对蓄电池7的充放电管理，蓄电池7统一经过电池管理电路8的CN3705芯片给各个功能电路供电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微地震地声监测仪，其特征在于：包括外壳（1）、声音传感器（2）、功率放大器（3）、MCU微控制器（4）、无线信号传输电路（5）、电源（6）、蓄电池（7）、电池管理电路（8）以及印制电路板（9），所述印制电路板（9）通过螺丝固定在外壳（1）的底部，所述声音传感器（2）、功率放大器（3）、MCU微控制器（4）、无线信号传输电路（5）、电源（6）以及电池管理电路（8）焊接于印刷电路板9上，蓄电池（7）通过电池固定盒固定在印制电路板（9）上；声音传感器（2）与功率放大器（3）连接，功率放大器连接MCU微控制器，MCU微控制器连接无线信号传输电路，电源（6）连接声音传感器（2）、功率放大器（3）、MCU微控制器（4）、无线信号传输电路（5）和电池管理电路（8），电池管理电路（8）与蓄电池（7）连接。
【技术特征摘要】
1.一种微地震地声监测仪，其特征在于：包括外壳（1）、声音传感器（2）、功率放大器（3）、MCU微控制器（4）、无线信号传输电路（5）、电源（6）、蓄电池（7）、电池管理电路（8）以及印制电路板（9），所述印制电路板（9）通过螺丝固定在外壳（1）的底部，所述声音传感器（2）、功率放大器（3）、MCU微控制器（4）、无线信号传输电路（5）、电源（6）以及电池管理电路（8）焊接于印刷电路板9上，蓄电池（7）通过电池固定盒固定在印制电路板（9）上；声音传感器（2）与功率放大器（3）连接，功率放大器连接MCU微控制器，MCU微控制器连接无线信号传输电路，电源（6）连接声音传感器（2）、功率放大器（3）、MCU微控制器（4）、无线信号传输电路（5）和电池管理电路（8），电池管理电路（8）与蓄电池（7）连接。
2.根据权利要求1所述的一种微地震地声监测仪，其特征在于：所述声音传感器（2）采用4522P型双电容全指向驻极体电容咪头；所述功率放大器（3）采用采用美国TexasInstruments公司的LM386型低电压功率放大器，LM386型低电压功率放大器的第3脚连接4522P型双电容咪头的正极，LM386型低电压功率放大器的第1脚、第5脚、第7脚、第8脚焊接由电阻和电容组成的滤波器，实现信号噪声的滤除；所述MCU微控制器（4）采用ST公司的STM32F103芯片，内置FLAS...
【专利技术属性】
技术研发人员：王爱莲，郭晓红，高劲松，刘春莲，伍伟丽，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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