【導讀】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。

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-natu... (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：泛林半導體設備技術，作者：Coventor（泛林集團旗下公司）資深應用工程師 Hideyuki Maekoba）

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