[發明專利]基于鎖相環電路的地震勘測GPS系統

無效

• 申請號: 201210257678.9
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN103576185A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 張超;王浩;李素非;王若擎
• 申請（專利權）人: 張超
• 主分類號: G01V1/22
• 分類號: G01V1/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于鎖相環電路的地震勘測GPS系統。

背景技術

近些年，地震災害都是對我國以及世界各地都帶來了很大的損失。尤其是最近幾年，世界各地出現了地震頻發的現象，08年的汶川大地震、09年的智利大地震、10年的青海玉樹大地震以及11年的日本地震海嘯都給我們敲響了警鐘，地震預測的研究發展已經迫在眉睫，如果我們能夠準確的定位震源，將會給我們進行及時有效的震后救援工作帶來極大地便利。

GPS包括GPS衛星、地面支撐系統、GPS接收機三大部分。GPS衛星信號包括載波、測距碼和導航電文三種信號分量。通過GPS可以達到相對嚴格的同步效果，再根據采樣時間重新組合、取樣、分析計算、以便進行準確地采集和處理地震數據，從而達到勘測效率和有效性的巨大提升。

鎖相環結構是由鑒相器PD，環路濾波器LF以及壓控振蕩器VCO構成。通過在地震勘測系統中加入鎖相環電路，可以使GPS秒脈沖信號和恒溫晶振分頻信號保持嚴格同步。從而實現高精確度采集、控制和處理地震信號和數據。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：對傳統的地震勘測裝置進行改進，通過加入鎖相環電路以確保高精確度的控制電火花震源、多通道聲波采集儀的同步發、收，提高采集效率，降低采集誤差，并達到同步多發單收以及多發多收的目的。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：在電火花震源和多通道聲波采集儀上集成GPS接收機，通過微處理器來控制GPS接收機工作，在某一時刻GPS秒脈沖信號(1PPS)計數到規定的某一秒時，激發電火花震源工作，同時多通道聲波采集儀啟動采集信號。

GPS輸出世界標準時間(UTC)，經度(longitude)、緯度(latitude)以及秒脈沖信號(1PPS)，液晶顯示屏(LCD)在微處理器的控制下顯示出時間、坐標以便于實時查看；恒溫晶振(OCXO)主要用于代替GPS秒脈沖信號或作為GPS失效時的輔助同步晶振；鎖相環集成電路(PLL)可以使GPS秒脈沖信號和恒溫晶振分頻信號保持嚴格同步。

所述微處理器采用的是S3C44BOX，它是一種32位的微處理器，內部包括8K的cache、內部SRAM、LCD控制器等。

所述的電火花震源是通過倍壓升壓電路，向一組電容器充電，到達設定值后，通過放電開關瞬間向水中放電，產生地震波，并用數據采集儀記錄數據，觀察地震波的頻率，幅度和振動的長度。

所述的多通道聲波采集儀是由地震檢波器、放大系統、記錄系統三部分組成，形成一個地震道，用于采集和記錄地震信號。

所述的GPS接收機可在微處理器的控制下輸出衛星狀態、定位時間、經緯度等詳細信息。

有益結果：

本發明是采用GPS和鎖相環電路的地震勘測系統，用于進行震源位置勘測和定位。通過加入鎖相環集成電路，起到同步時鐘的作用，達到提高監測效率，降低監測成本和監測誤差的效果。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的系統結構圖；

圖2為典型的鎖相環電路結構圖；

圖3為GPS秒脈沖信號和恒溫晶振分頻信號同步圖；

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實例僅用于說明本發明而不限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

一種基于鎖相環電路的地震勘測GPS系統，它包括GPS接收機、微處理器、鎖相環集成電路以及電火花震源和多聲道聲波采集儀。

本發明的主要實現方式是在電火花震源和聲波采集儀上分別集成GPS接收機，使它們具有同步發、同步收的能力，在勘探過程中，設定具體采集的時間間隔，這樣就可以在GPS的控制下按照設定的時間，電火花震源瞬間放電產生地震波，同時聲波儀啟動采集通過介質(地層、混凝土等)傳輸過來的聲波，并按照具體時刻保存，以便于具體地分析、處理這些數據。

本發明采用的鎖相環(PLL)集成電路芯片是CD4046，CD4046是通用的CMOS鎖相環(PLL)集成電路，在儀器中主要起到時鐘同步作用，使恒溫晶振(OCXO)分頻信號和GPS秒脈沖(1PPS)信號保持嚴格的同步。CD4046的工作頻率低于1.2MHz，電源電壓為5到15V，是低功耗、低頻的CMOS數字環。

本發明設計的地震勘測裝置優于其他的部分是其采用了低功耗、低頻的鎖相環集成芯片CD4046，其目的是使GPS秒脈沖信號和恒溫晶振分頻信號保持嚴格同步，從而使震源勘測的效率大大提升，并降低震源位置檢測的誤差。如圖3所示，通過鎖相環(PLL)電路輸出的信號VCOo與輸入的輸入的GPS秒脈沖信號達到相位同步。