新型傳感器 以低成本檢測(cè)“0級(jí)”震動(dòng)

日本東京大學(xué)地震研究所的IT強(qiáng)震儀聯(lián)盟，在“嵌入系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)展（ESEC 2008）”的三洋半導(dǎo)體展區(qū)，展出了能夠以低成本檢測(cè)相當(dāng)于0震級(jí)的微弱震動(dòng)的小型傳感器模塊。此前，可檢測(cè)微弱震動(dòng)的地震儀價(jià)格高達(dá)數(shù)百萬(wàn)日元，而此次的傳感器模塊如果實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，價(jià)格有可能降至1萬(wàn)日元以下，從而可在建筑物及地面上大量設(shè)置。

　　采用此傳感器，能夠?qū)�例如地震�?zāi)害給建筑物造成的損傷程度進(jìn)行評(píng)估。這種傳感器檢測(cè)建筑物平時(shí)的微弱震動(dòng)，并將該數(shù)據(jù)與震災(zāi)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比評(píng)估。如果在抗震加強(qiáng)工程的前后進(jìn)行對(duì)比，則有助于確認(rèn)抗震效果。如果在多個(gè)建筑物中設(shè)置傳感器，則不僅可對(duì)建筑物的強(qiáng)度進(jìn)行相互比較，而且還可迅速掌握震災(zāi)時(shí)的大范圍受災(zāi)狀況。此外，還設(shè)想將此次的傳感器用于檢測(cè)地震的初期微動(dòng)（P波）。

　　傳感器模塊的工作原理如下：通過加速度傳感器檢測(cè)X、Y、Z方向的震動(dòng)，將這些震動(dòng)的波形數(shù)據(jù)運(yùn)算處理后得到的位移量以及震級(jí)等信息實(shí)時(shí)輸出到網(wǎng)絡(luò)上。模塊的檢測(cè)單元采用了Central Corporation開發(fā)的，利用磁阻效應(yīng)的加速度傳感器，為了檢測(cè)建筑物的長(zhǎng)周期震動(dòng)，還將加速度傳感器的頻帶擴(kuò)展到了0.1Hz。傳感器的測(cè)定范圍為±2.5G。配備24bitA/D轉(zhuǎn)換器。數(shù)據(jù)處理單元采用了三洋半導(dǎo)體的IP處理器“LC821621”。LC821621中內(nèi)置處理器內(nèi)核“ARM7TDMI-S”以及三洋半導(dǎo)體自主開發(fā)的DSP內(nèi)核“FAVOR43”，負(fù)責(zé)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信處理以及波形數(shù)據(jù)處理。

　　此次展出的模塊尚處于開發(fā)階段。尺寸還稍微偏大，X、Y檢測(cè)單元為85mm×30mm，Z檢測(cè)單元為55mm×25mm，數(shù)據(jù)處理單元為85mm×90mm。今后，將運(yùn)用高密度封裝技術(shù)，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)小型化。小型化的目標(biāo)值為：X、Y檢測(cè)單元達(dá)到15mm×15mm，Z檢測(cè)單元達(dá)到15mm×10mm，數(shù)據(jù)處理單元達(dá)到30mm×50mm。計(jì)劃2008年度內(nèi)投產(chǎn)小型化產(chǎn)品。樣品供貨的價(jià)格為數(shù)萬(wàn)日元，預(yù)計(jì)量產(chǎn)后的價(jià)格為1萬(wàn)日元以下。

　　此次的模塊是由支持東京大學(xué)地震研究所提出的“IT強(qiáng)震儀”概念的三洋半導(dǎo)體器件（SANYO Semicon Device）、Central Corporation、日本數(shù)理設(shè)計(jì)研究所等共同開發(fā)的。IT強(qiáng)震儀開發(fā)機(jī)構(gòu)正在開展“東大100棟建筑檢測(cè)項(xiàng)目”，計(jì)劃將大約1000個(gè)此次開發(fā)的傳感器模塊設(shè)置到東京大學(xué)的100棟建筑物中。目前，正在募集參與該計(jì)劃的企業(yè)以及贊助商，計(jì)劃最早于2008年10月開始啟動(dòng)。