地震加速度传感器 什么是地震预警？手机如何实现预警功能？专家解读

什么是地震预警？手机如何实现预警功能？专家解读

原标题：无需App 手机可接收地震预警信息

泸定6.8级地震发生时，四川、重庆部分居民的手机中都提前接到了地震预警信息，其中一张来自重庆网友的预警截图刷屏各大网站，“64秒后地震横波到达重庆市江北区，震中四川泸定，预警震级6.9级，震感较强”。一时间，“你手机的地震预警功能开了吗”“仅需10秒教大家如何打开手机地震预警”等话题迅速充上热搜。

什么是地震预警？手机如何实现地震预警功能？9月7日，四川大学教授、地震预警与多灾种预警应用信息技术四川省重点实验室主任、成都高新减灾研究所所长王暾进行了解读。

“预警”非“预报” 多款国产手机已内置该功能

“地震预警常与地震预报混淆，一字之差却谬以千里。”王暾说，地震预报是在地震还没有发生时，通过研究分析，对未来地震发生的震级、时间和地点进行预测预报。地震预警是指地震发生后，但破坏性地震波还没有到达目标区域前，提前几秒或几十秒发出警报。

手机是如何实现地震预警功能的？王暾表示，成都高新减灾研究所前期已在地震区密集安装了地震预警监测仪，在震中发生地震时，监测仪利用电磁波比地震波快的原理，通过实时获取、分析布设在各地的地震预警监测台站的数据，快速对地震参数进行评估，若发现是大地震，就向震中周边的民众及时发出预警，“对还未受波及的用户，系统可以通过手机提前几秒到几十秒以弹窗和警报声告知震中、预警震级、预警时间、预估烈度等地震预警信息。”他说。

“此次泸定6.8级地震时，成都高新减灾研究所与中国地震局联合建设的大陆地震预警网成功发出了地震预警。”王暾介绍，目前多款国产手机都已接入地震预警功能。手机操作系统接入地震预警，可以使手机用户无需安装地震预警App就可以享用地震预警功能， 解决了民众平时难以专门下载灾害预警App的问题。“手机操作系统级接入，还可使得地震预警信息按最高优先级传递，最大限度降低通信延迟。”王暾说。

盲区更小响应更快 未来手机或成地震监测基站

王暾说，成都高新减灾研究所自2010年起，已与应急部门、地震部门联合建成覆盖240万平方公里的大陆地震预警网，已成功预警73次破坏性地震，包括2013年四川芦山7级地震、2017年九寨沟7级地震等。

目前系统使用的为第二代大陆地震预警网， 其响应时间更短、可靠性更高、覆盖更广、台站更密集、服务区域更广，对四川地震区人口的覆盖率已达到99%。

“第二代地震预警技术对前端预警台站、中端传输响应渠道、末端处理系统均做出了基于分布式处理的全面升级，通过云计算运行中心进一步优化算法，并可利用5G通信技术提升系统响应速度。”王暾说，第二代预警网使预警盲区半径缩小15%，并有望在局部区域具有更小的盲区半径，漏报率、误触发率也同步降低。

为进一步减少预警盲区、提升预警效率，目前成都高新减灾研究所正联合国内手机企业试验手机地震监测预警功能，以便建设手机地震监测预警网。王暾告诉记者，其原理与传统地震预警网类似，但实现了用手机内置传感器取代传统预警监测仪的目标。

“智能手机内置的加速度传感器可以感应震动，一旦手机监测到地震信息，就会向预警中心服务器发送信息。而预警中心服务器，则会结合众多手机信息判定是否发生了地震，并在判定后秒级测算地震预警震级、震中位置、发震时刻，并向震中周边受影响人群发出预警信息。”王暾说，今后有望实现“有人的地方，就有地震预警能力”。

王暾表示，成都高新减灾研究所正在布局多灾种预警的“天—空—地—地下”一体化监测预警技术，将致力于提供立体化的灾害监测信息，服务自然灾害安全，服务于政府和应急管理部门决策。（记者 邹云诗 陈科）

来源： 科技日报

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mems加速度计包含一个弹簧质量系统，这与许多其他的MEMS加速度计类似。质量响应外部加速度（静态加速度（如重力）或动态加速度（如速度变化））而移动，其物理位移通过传导机制进行检测。MEMS传感器采用的最常见的传导机制包括电容式、压阻式、压电式或磁性。其采用电容传导机制，通过电容变化来检测移动，而电容变化通过读取电路可转换为电压或电流输出。虽然硅芯片上的所有三轴传感器都采用了电容传导机制，但X/Y传感器和Z传感器采用了两种完全不同的电容检测架构。X/Y传感器均基于差分平面内叉指，而Z传感器是平面外平行板电容传感器，如图1所示。

图 1. Mems加速度传感器架构

如果传感器上存在压缩应力或拉应力，MEMS芯片会翘曲。由于检测质量块通过弹簧悬挂在衬底上方，所以不会和衬底一起翘曲，但质量块和衬底之间的间隙会发生变化。对于X/Y传感器，由于平面内位移对叉指电容变化的影响最大，所以间隙不在电容灵敏度这个方向，这是由边缘电场的补偿作用导致的。但是，对于Z传感器，衬底和检测质量块之间的间隙实际上是检测间隙。所以，它会对Z传感器产生直接影响，因为它有效改变了Z传感器的检测间隙。此外，Z传感器位于芯片中央，只要芯片受到任何应力，该位置都会产生最大程度翘曲。

除了物理应力之外，由于在大多数应用中，z轴上的热传递都不对称，所以z轴传感器上经常存在温度梯度。在典型应用中，传感器焊接在印刷电路板(PCB)上，而且整个系统都在封装内。X和Y轴的热传递主要通过封装周边的焊点来传递，并传递到对称的PCB上。但是，在z方向，由于芯片顶部存在焊点和对流，所以热传递通过底部传导，热量会通过空气传递到封装外。由于这种不匹配，z轴上会出现残余的温差梯度。与物理压缩/拉应力一样，这会使z轴上出现并非由加速度导致的偏移。

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