技术特征：
1.一种基于低功耗mems传感器的地震采集系统，其特征在于，所述系统包括：mems表头模块、共模电压调整模块、读出电路、反馈电路和供电模块；所述mems表头模块，用于接收地震波信号，并输出mems电信号；所述共模电压调整模块，用于将所述mems电信号调整为读出电路共模电压输入范围，获得低压mems电信号；所述读出电路，用于读出所述低压mems电信号，获得输出信号；所述反馈电路，用于根据所述输出信号对高电源电压供电单元产生反馈信号，形成闭环；所述高电源电压供电单元包括mems表头模块和共模电压调整模块；所述供电模块，用于向所述mems表头模块和共模电压调整模块提供高电源电压，向所述读出电路模块和反馈电路提供低电源电压。2.根据权利要求1所述的基于低功耗mems传感器的地震采集系统，其特征在于，所述系统还包括：供电采集模块和数字信号控制模块；所述供电采集模块，用于采集高电源电压和低电源电压并产生与高电源电压和低电源电压相应的供电电压数字信号，传输至数字信号控制模块；所述数字信号控制模块，用于在数字域对所述供电电压数字信号计算共模电压调整比例信号，基于所述共模电压调整比例信号产生时序控制信号，对所述共模电压调整模块进行控制。3.根据权利要求2所述的基于低功耗mems传感器的地震采集系统，其特征在于，所述数字信号控制模块，由所述供电模块提供低电源电压；所述供电采集模块，由所述供电模块提供低电源电压和高电源电压。4.根据权利要求2所述的基于低功耗mems传感器的地震采集系统，其特征在于，所述供电采集模块，具体由数模转换器adc构成，采集高电源电压和低电源电压，并将采集的与之对应的供电电压数字信号输出给所述数字信号控制模块，数字信号控制模块计算共模电压调整比例信号r；若所述mems表头模块所需的高电源电压为avdd，读出电路所需的低电源电压为dvdd，供电采集模块的参考电压为vref，供电采集模块使用的adc位数为n，则高电源电压avdd的量化数值为：低电源电压dvdd的量化数值为：共模电压调整比例信号为：基于所述共模电压调整比例信号r生成时序控制信号进而控制共模电压调整模块；所述时序控制信号可为固定脉宽的数字信号，也可为不同脉宽的数字信号。
5.根据权利要求4所述的基于低功耗mems传感器的地震采集系统，其特征在于，所述共模电压调整模块，具体为，由一个或多个1/2电路单元构成，每个1/2电路单元为所述mems表头模块与第一开关s1连接，第一开关s1之后为第一支路与第二支路并联至公共节点；所述第一支路，为第一开关s1通过第二开关s2连接至公共节点；所述第二支路，为第一开关s1经由第一电容c1经由并联的第三支路和第四支路连接至公共节点；所述第三支路，为经由第三开关s3连接至公共节点；所述第四支路，为顺次经由第四开关s4和第二电容c2连接至公共节点；公共节点经由开关s5连接读出电路模块或经由开关s6与反馈电路模块连接。6.根据权利要求5所述的基于低功耗mems传感器的地震采集系统，其特征在于，所述数字信号控制模块，具体用于基于供电采集模块产生的数字信号，在数字域进行噪声压制和温度补偿与校准，计算共模电压调整比例信号r，进而计算共模电压调整模块所需1/2电路单元数目n与对应的时序控制信号，自适应控制共模电压调整模块工作。7.根据权利要求6所述的基于低功耗mems传感器的地震采集系统，其特征在于，所述时序控制信号，具体为：模态一，控制第一开关s1和第三开关s3导通，且第二开关s2和第四开关s4断开，模态一的第一电容c1上的电压为，共模电压调整模块的输出节点电压为，mems传感器表头中间极板的电压为：模态二，控制第一开关s1和第三开关s3断开，且第二开关s2和第四开关s4导通，模态二的第一电容c1上的电压为与模式一的第一电容c1上的电压相等，共模电压调整模块的输出节点电压为：进而可以得到：共模电压调整模块的输出节点电压即为输入到读出电路的电压值，输入到读出电路的电压值已被降低至所述mems传感器表头中间极板电压的，在读出电路共模电压最佳输入范围之内。8.根据权利要求5所述的基于低功耗mems传感器的地震采集系统，其特征在于，可通过增加共模电压调整模块的开关组合，实现不同比例的共模电压调整。9.根据权利要求1所述的基于低功耗mems传感器的地震采集系统，其特征在于，所述反馈电路，包括模拟闭环反馈模式和数字闭环反馈模式；所述模拟闭环反馈模式，具体为反馈电路输出电压直接反馈至mems表头中间质量块电极上；
所述数字闭环反馈模式，具体位置反馈电路根据系统输出的数字信号控制中间质量块电极连接至上极板或下极板。10.一种低功耗mems传感器，其特征在于，用于执行如权利要求1-9任一项所述的基于低功耗mems传感器的地震采集系统，并用于将速度、加速度或角速度转换成mems表头的质量块移动进而引起差动电容变化量的测量任务。
技术总结
本发明属于地质勘探领域，具体涉及了一种基于低功耗MEMS传感器的地震采集系统和传感器，旨在解决现有的地震波采集技术要使用MEMS传感器时无法兼顾高精度和低能耗的问题。本发明包括：MEMS传感器接收地震波信号，并输出MEMS传感器电信号；共模电压调整模块将所述MEMS传感器信号调整为读出电路共模电压输入范围，获得低压MEMS传感器信号；读出电路读出所述低压MEMS传感器电信号；供电模块向所述MEMS传感器和共模电压调整模块提供高电源电压，向所述读出电路和反馈电路提供低电源电压。本发明以单电源进行供电，通过高电压保证了MEMS传感器的探测精度，通过低电压供给读出电路，降低了整个地震采集系统的功耗。降低了整个地震采集系统的功耗。降低了整个地震采集系统的功耗。
技术研发人员：李宗伟 韩可都 刘婧 周永健 杨长春
受保护的技术使用者：中国科学院地质与地球物理研究所
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2022/4/26