不過由于地震傳感器網(wǎng)絡(luò)分布較少（或有限），地震事件的表征和監(jiān)測(cè)之間可能會(huì)發(fā)生延遲。解決這一問題的其中一種方法是使用基于MEMS的地震傳感器作為傳統(tǒng)傳感網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充。MEMS傳感器體積小，價(jià)格實(shí)惠，適用于局部監(jiān)測(cè)，也可以提高地震監(jiān)測(cè)能力。利用MEMS技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)?(IoT)，人們已經(jīng)開發(fā)或部署了一些有趣的地震傳感器技術(shù)，作為早期地震預(yù)警系統(tǒng)的一部分。例如，美國(guó)加州的MyShake項(xiàng)目使用智能手機(jī)提供地震警報(bào)；中國(guó)臺(tái)灣的三個(gè)EEW系統(tǒng)之一，即臺(tái)灣大學(xué)開發(fā)的P-alert系統(tǒng)，通過MEMS傳感器可以更快速地提供現(xiàn)場(chǎng)的地震警告。

我們與日本早稻田大學(xué)合作，共同設(shè)計(jì)了一種sub-1hz共振頻率的MEMS共振器，可用于密集地震儀網(wǎng)絡(luò)。該裝置的低共振頻率是利用具有超小彈簧常數(shù)的電調(diào)諧彈簧實(shí)現(xiàn)的。為了進(jìn)行微調(diào)，我們提出了一種多步驟電調(diào)諧方法（如圖1）。我們的地震儀結(jié)構(gòu)如圖2(a)所示，MEMS+仿真模型的俯視圖如圖2(b)所示。不過設(shè)計(jì)中所需的小彈簧常數(shù)降低了地震儀的抗沖擊能力和動(dòng)態(tài)范圍。我們采用一種力平衡方法，將其中的質(zhì)量位移用反饋力抵消（如圖3）。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)已經(jīng)在MEMS+中進(jìn)行了模擬，該設(shè)計(jì)通過使用高度緊湊的外形，可以準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)輸入的加速度（代替地震活動(dòng)）。

圖1：多步驟電調(diào)諧的基本原理
出處：早稻田大學(xué)Ikehashi教授實(shí)驗(yàn)室

圖2(a)：地震儀結(jié)構(gòu)示意圖
出處：早稻田大學(xué)Ikehashi教授實(shí)驗(yàn)室

圖2(b)：MEMS+地震儀模型中心結(jié)構(gòu)俯視圖
出處：早稻田大學(xué)Ikehashi教授實(shí)驗(yàn)室

圖3：多區(qū)模擬框圖
出處：早稻田大學(xué)Ikehashi教授實(shí)驗(yàn)室

本研究的目標(biāo)是開發(fā)一種靈敏、可靠的MEMS地震儀，可廣泛應(yīng)用于EEW地震預(yù)警系統(tǒng)。這種基于MEMS的地震儀可以提供更準(zhǔn)確的地震監(jiān)測(cè)，更少的錯(cuò)誤警報(bào)，有助于挽救生命。我們期待最終將這種創(chuàng)新的地震儀部署到先進(jìn)的地震預(yù)警系統(tǒng)中。

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