[發(fā)明專利]一種基于ARM的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310048654.7
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN103176208A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 許衛(wèi)衛(wèi);倪大來;李保祥
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01V1/22
• 分類號: G01V1/22;G01V1/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種天然地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，應用于于天然地震數(shù)據(jù)采集等相關領域。

背景技術

近年來，利用流動地震臺站觀測記錄到的天然地震數(shù)據(jù)資料研究地殼上地幔的精細結構逐漸成為地震學發(fā)展的重要分支，國內相關單位如中國科學院、中國地震局等在流動地震臺站觀測以及研究方面均取得了重大的成果，然而遺憾的是，觀測所用的設備90％以上是從美國、加拿大等單位購進的進口設備，為了盡快形成具備自主知識產權的核心技術，減弱對進口設備的依賴，研制適合當前國內野外觀測需求的地震觀測設備無疑具有重要意義。

用于天然地震流動觀測的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)最顯著的特點就是長時間不間斷的連續(xù)觀測，最重要的指標包括時間服務的精度高、信號的畸變小、系統(tǒng)的便攜性和操控性好等幾方面，國內早期研制的采集系統(tǒng)由于當時技術局限，大多采用單片機作為控制與處理核心，模擬數(shù)據(jù)經過前放電路、模數(shù)轉換以及數(shù)字處理芯片濾波處理，輸出到機械硬盤完成數(shù)據(jù)的采集存儲，系統(tǒng)的擴展性差，外觀笨重，很難適應當前的觀測需求；時間服務精度很難控制在毫秒以內，數(shù)據(jù)回收之后還必須進行鐘差的校正；數(shù)據(jù)存儲格式五花八門，必須配備專用的后處理軟件，操控方式相對于進口設備也要復雜一些。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是設計一套適用于當前野外流動地震觀測的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高精度的時間服務系統(tǒng)，信號畸變小，便攜性和操控性好，輸出數(shù)據(jù)格式國際通用。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種基于ARM的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：包括

信號放大電路模塊，用于放大來自地震計的微弱信號；

模數(shù)轉換器，將經過放大的模擬信號轉換為數(shù)字信號；

數(shù)字信號處理器，將轉換的數(shù)字信號進行處理；

中央控制與處理單元ARM，經處理的數(shù)字信號傳入中央控制與處理單元ARM，中央控制與處理單元ARM包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括控制模塊、采集模塊、授時模塊、存貯模塊。

進一步的，所述授時模塊包括一個單片機作為處理核心，一個可電壓控制的晶體振蕩器提供采集主頻，一個溫度傳感器用來測量溫度，一個數(shù)模轉換器來轉換控制電壓，在單片機中存儲有晶體振蕩器壓控值與溫度的關系表。

進一步的，所述晶體振蕩器為數(shù)據(jù)采集提供采集主頻，通過比較GPS秒號和晶體振蕩器分頻產生的秒號之間的差異用逐步試錯的方法得到正確的壓控值，用這個壓控值重新來控制VCXO即可得到精確的頻率。

進一步的，所述單片機內部的存儲器中還設置有關系表，經過逐步試錯所得到的正確的壓控值和溫度傳感器所測到的溫度之間的對應關系存儲在所述關系表中，在特定溫度點優(yōu)先使用這個關系表進行晶體振蕩器的頻率調整，以便在沒有GPS信號的情況下也能為數(shù)據(jù)采集提供較高的時間精度。

進一步的，所述中央控制與處理單元ARM中，采集模塊負責系統(tǒng)初始化、配置初始參數(shù)并且對采集數(shù)據(jù)進行分析存儲，對采集過程中的錯誤信息進行處理，在采集過程中，控制模塊隨時響應外部的操作，并通知采集模塊進行相應的處理和回應；存儲模塊隨時檢查當前的存儲情況，將采集的數(shù)據(jù)轉存到外接存儲裝置；授時模塊提供時間服務，進行鐘差測量，并協(xié)同采集模塊與GPS時間同步。

進一步的，所述外接存儲裝置為支持熱插拔的USB存儲裝置。

進一步的，所述數(shù)字信號處理器通過外圍邏輯接口與中央控制與處理單元ARM連接。

進一步的，所述外圍邏輯接口包括一緩存FIFO，ARM通過對FIFO的讀寫完成數(shù)據(jù)采集。

進一步的，所述模數(shù)轉換器型號為CS5372，所述數(shù)字信號處理器型號為CS5376，所述外圍邏輯接口采用型號為A42MX16的接口邏輯電路，所述中央控制與處理單元ARM采用型號為AT91RM9200的芯片。

進一步的，所述數(shù)字信號處理包括多級抽樣和濾波。

本發(fā)明的技術效果包括：

由于來自于地震計的信號非常微弱，一般在微伏級別，因此本發(fā)明首先采用放大電路對地震計獲得的微弱信號進行放大，然后通過模數(shù)轉換器將放大后的模擬信號轉換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經過數(shù)字處理器芯片多級抽樣、濾波，再通過外圍邏輯接口被中央控制與處理單元ARM接收，本發(fā)明為了ARM處理方便，在邏輯接口處設計有一個緩存FIFO，ARM通過對FIFO的讀寫完成數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)存儲采用外接Usb盤的方式，在指示燈滅時隨時可熱插拔，數(shù)據(jù)壓縮采用國際通用的steim1/2型壓縮算法。系統(tǒng)的操作控制采用RS232協(xié)議，通過筆記本或者palm型掌上電腦均可完成，簡單易行。