[發明專利]具有噪聲識別和自適應放大功能的微地震采集裝置和方法

有效

• 申請號: 201310652950.8
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103616719A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 彭蘇萍;梁喆;鄭晶
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: G01V1/18
• 分類號: G01V1/18;G01V1/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種微地震采集裝置，特別涉及一種具有噪聲識別和自適應放大功能的微地震采集裝置和方法，用于微地震信號采集的時候就可以提高一定的信噪比。

背景技術

微震監測是目前工業領域用來進行安全監測和防災減災監測最有效的方法，因此微震數據采集質量的好壞直接影響到監測的效果。在進行微震監測的場合,微震信號通過檢波器拾取，并轉換為電信號送入采集裝置。微震監測時采集到的信號都是微弱信號，幅值較小，采集裝置必須對其放大，有時必須放大幾千倍才能記錄下來。在進行增益放大時由于不能事先確定待采集微震信號振幅大小，從而也就無法設置最合適的增益。如果采取設置固定增益放大，若微震信號比較微弱，則可能放大后的微震信號也無法被采集到；若微震信號比較強，則可能放大后的微震信號超出了采集儀器中AD轉換的量程，微震信號就不能被完全采集到。因此要求記錄微震信號的儀器不僅有很大的放大倍數，還必須能根據微震信號強弱自動及時變化放大倍數，將不同振幅大小的微震信號都不失真地記錄下來。

微震信號采集過程中，由于待采集的信號比較微弱，而且相應的環境干擾也較大，采集儀器采集到的信號中不可避免的混有各種隨機干擾信號。如果不對干擾信號進行識別，統一的按照固定增益放大，可能會出現將噪聲信號放大，而有用的信號沒有放大的極端情況。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有噪聲識別和自適應放大功能的微地震采集裝置和方法，使用此裝置在采集微震信號的時候能夠自動識別噪聲信號，對噪聲信號進行壓制，同時可以根據采集到的信號自適應的調整增益放大倍數，使得采集儀器前置放大器的動態范圍始終與AD的動態范圍相匹配。在增益調整時，采用快、慢兩個階段調整數據增益。并采用互相關算法對微震信號和干擾噪聲進行區分并對判斷為噪聲的信號進行壓制，達到提高信號信噪比的目的。

本發明的優點在于：由于在微震信號采集的時候，在儀器上就進行噪聲識別和壓制，因此可以在一定范圍內提高微地震數據的信噪比。

本發明主要由微震傳感器（1）、信號調理（2）、增益調整單元（3）、數據采集單元（4）、噪聲識別單元（5）、存儲單元（6）、通信單元（7）、電源單元（8）組成。微震傳感器（1）拾取到微震信號后經過信號調理（2）和增益調整單元（3）送入數據采集單元（4），將模擬信號轉變為數字信號，并通過存儲單元（6）進行本地存儲或者通過通信單元（7），將數字信號上傳給集控中心，增益調整單元（3）對數據采集單元（4）轉換后的數字信號進行判斷，進而實現自適應的調整增益，有選擇的對微震傳感器（1）拾取到微震信號進行放大，噪聲識別單元（5）對數據采集單元（4）轉換后的數字信號進行互相關運算，根據互相關后的結果，對于判斷為噪聲的信號則降低增益倍數，起到壓制噪聲的目的，對于判斷為微震信號，則提高增益放大倍數，并結合增益調整單元（3）對信號自適應放大。

本發明的特征在于，所述的微震傳感器（1）是MEMS加速度傳感器。

本發明的特征在于其特征在于，所述的增益調整單元（3）包括可變增益放大器（301）、快調整單元（302）和慢調整單元（303），其中可變增益放大器（301）的型號為AD8231，可以實現8級增益放大，分別是1、2、4、8、16、32、64和128倍。

本發明的特征在于，所述的數據采集單元（3）中采用24位的ADC，其型號為ADS1274，可以實現0.1ms、0.2ms、0.5ms、1.0ms和2.0ms的采樣。

本發明的特征在于其特征在于，所述的噪聲識別單元（4）采用軟件實現，軟件實現的載體是DSP，采用TMS320VC5416DSP。

本發明的特征在于，可以對拾取到的微震信號進行噪聲識別，并對噪聲信號壓制。

本發明的特征在于進行微震信號采集的時候，采集裝置自身可以根據采樣信號的大小決定增益的大小。

本發明的特征在于通過檢測到的微震信號，裝置可以對拾取到的微震信號識別。對于噪聲信號則進行壓制，對于微震信號才進行放大。

本發明的特征在于所述的自適應增益放大和噪聲識別都是通過數字化實現。

與現有的技術相比，本發明的優點在于：

對于微震傳感器輸入的信號可以自適應的放大，而不是和以往一樣，采用固定的增益值，同時對噪聲進行識別，避免了噪聲放大的極端現象。