【導讀】由於地震傳感器網絡分布較少（或有限），地震事件的表征和監測之間可能會發生延遲。解決這一問題的其中一種方法是使用基於MEMS的地震傳感器作為傳統傳感網絡的補充。MEMS傳感器體積小，價格實惠，適用於局部監測，也可以提高地震監測能力。

無論在哪一年，全世界大約都會發生16次大地震，其中15次是7級，1次是8級或8級以上的地震[1]。因此，地震早期預警(EEW)係統的需求量很大。由日本氣象廳(JMA)管理的覆蓋全國的EEW係統[2]從2006年開始運行。地震台網由1000個間隔20至25公裏的地震台組成。在2011年日本東北9.1級地震之後，日本氣象廳收集了關於EEW係統的反饋：人們對地震預警係統表示熟悉
，並發現它們很有用
；參與者對JMA EEW係xi統tong的de功gong效xiao普pu遍bian給gei予yu了le正zheng麵mian反fan饋kui，即ji使shi有you假jia警jing報bao

，大da家jia的de反fan饋kui也ye令ling人ren驚jing訝ya地di積ji極ji。調tiao查zha對dui象xiang們men都dou很hen熟shu悉xi早zao期qi預yu警jing係xi統tong的de技ji術shu局ju限xian性xing，並bing認ren為wei即ji便bian是shi提ti供gong虛xu假jia警jing報bao的de係xi統tong，也ye好hao過guo對dui於yu一yi個ge即ji將jiang發fa生sheng的de地di震zhen沒mei有you任ren何he預yu警jing。

不過由於地震傳感器網絡分布較少（或有限），地震事件的表征和監測之間可能會發生延遲。解決這一問題的其中一種方法是使用基於MEMS的地震傳感器作為傳統傳感網絡的補充。MEMS傳感器體積小，價格實惠，適用於局部監測，也可以提高地震監測能力。利用MEMS技術和物聯網 (IoT)
，人們已經開發或部署了一些有趣的地震傳感器技術


，作為早期地震預警係統的一部分[3]。例如，美國加州的MyShake項目使用智能手機提供地震警報；中國台灣的三個EEW係統之一，即台灣大學開發的P-alert係統，通過MEMS傳感器可以更快速地提供現場的地震警告。

我們與日本早稻田大學合作，共同設計了一種sub-1hz共振頻率的MEMS共振器，可用於密集地震儀網絡[4]。該裝置的低共振頻率是利用具有超小彈簧常數的電調諧彈簧實現的。為了進行微調，我們提出了一種多步驟電調諧方法（如圖1）。我們的地震儀結構如圖2(a)所示

，MEMS+®仿真模型的俯視圖如圖2(b)所(suo)示(shi)。不(bu)過(guo)設(she)計(ji)中(zhong)所(suo)需(xu)的(de)小(xiao)彈(dan)簧(huang)常(chang)數(shu)降(jiang)低(di)了(le)地(di)震(zhen)儀(yi)的(de)抗(kang)衝(chong)擊(ji)能(neng)力(li)和(he)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)。我(wo)們(men)采(cai)用(yong)一(yi)種(zhong)力(li)平(ping)衡(heng)方(fang)法(fa)
，將(jiang)其(qi)中(zhong)的(de)質(zhi)量(liang)位(wei)移(yi)用(yong)反(fan)饋(kui)力(li)抵(di)消(xiao)（如圖3）。這種創新設計已經在MEMS+中進行了模擬，該設計通過使用高度緊湊的外形
，可以準確地監測輸入的加速度（代替地震活動）。

圖1：多步驟電調諧的基本原理

出處：早稻田大學Ikehashi教授實驗室

圖2(a)：地震儀結構示意圖

出處：早稻田大學Ikehashi教授實驗室

圖2(b)：MEMS+地震儀模型中心結構俯視圖

出處：早稻田大學Ikehashi教授實驗室

圖3：多區模擬框圖

出處：早稻田大學Ikehashi教授實驗室

本研究的目標是開發一種靈敏
、可靠的MEMS地震儀，可廣泛應用於EEW地震預警係統。這種基於MEMSdedizhenyikeyitigonggengzhunquededizhenjiance
，gengshaodecuowujingbao
，youzhuyuwanjiushengming。womenqidaizuizhongjiangzhezhongchuangxindedizhenyibushudaoxianjindedizhenyujingxitongzhong。

參考資料：[1] Available online: https://www.usgs.gov/faqs/why-are-we-having-so-many-earthquakes-has-naturallyoccurring-earthquake-activity-been (accessed on 10 November 2021)[2] Velazquez, O., Pescaroli, G., Cremen, G., & Galasso, C. (2020). A review of the technical and socio-organizational components of earthquake early warning systems. Frontiers in Earth Science, 8, 445.[3] Allen, R. M., & Melgar, D. (2019). Earthquake Early Warning: Advances, scientific challenges, and societal needs. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 47, 361-388.[4] Wu, J., Maekoba, H., Parent, A., & Ikehashi, T. (2022). A Sub-1 Hz Resonance Frequency Resonator Enabled by Multi-Step Tuning for Micro-Seismometer. Micromachines, 13(1), 63.

（來源:Coventor（泛林集團旗下公司）作者：資深應用工程師 Hideyuki Maekoba）

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