[實(shí)用新型]一種數(shù)字低頻地震傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201922185254.6
• 申請(qǐng)日: 2019-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN211263792U
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張曉鵬;王同東;王敏超;李欣;崔甲甲;朱維;肖衛(wèi)國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北核技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01V1/18
• 分類號(hào): G01V1/18
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 董娜

1.一種數(shù)字低頻地震傳感器，其特征在于：包括信號(hào)拾取單元和數(shù)字型反饋控制單元；

所述信號(hào)拾取單元包括擺體系統(tǒng)、電磁換能器(1)、檢測(cè)級(jí)電路、多級(jí)積分器、量化器(9)；

所述擺體系統(tǒng)感應(yīng)到振動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)電磁換能器(1)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；所述電壓信號(hào)經(jīng)檢測(cè)級(jí)電路反向放大，進(jìn)入多級(jí)積分器經(jīng)采樣保持和積分濾波；經(jīng)濾波后的電壓信號(hào)由量化器(9)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，若電壓信號(hào)大于閾值，則量化器(9)輸出數(shù)字高電平+1；若電壓信號(hào)小于等于閾值，則量化器(9)輸出數(shù)字低電平-1；

所述數(shù)字型反饋控制單元包括驅(qū)動(dòng)級(jí)電路、PID控制器(2)、DAC；

所述DAC與量化器(9)的輸出連接，用于將量化器(9)輸出的數(shù)字位流生成脈沖寬度調(diào)制電壓；所述脈沖寬度調(diào)制電壓經(jīng)PID控制器(2)調(diào)理為控制電壓，由驅(qū)動(dòng)級(jí)電路轉(zhuǎn)化為電磁換能器(1)的線圈電流，所述線圈電流經(jīng)磁場換能器轉(zhuǎn)換為電磁力，用于平衡擺體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)字低頻地震傳感器，其特征在于：所述電磁換能器(1)包括感生電壓Vcoil和線圈電阻Rcoil，感生電壓Vcoil的一端與線圈電阻Rcoil的一端相連；

所述檢測(cè)級(jí)電路包括檢測(cè)級(jí)運(yùn)算放大器(3)和反饋電阻R1；

所述感生電壓Vcoil的另一端經(jīng)輸入電阻R2接入檢測(cè)級(jí)運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端(31)，反饋電阻R1的兩端分別接檢測(cè)級(jí)運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端(31)和接檢測(cè)級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端(33)，檢測(cè)級(jí)運(yùn)算放大器的正輸入端(32)與線圈電阻Rcoil的另一端相連，線圈電阻Rcoil的另一端與匹配電阻R3的一端連接，匹配電阻R3的另一端接地。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述數(shù)字低頻地震傳感器，其特征在于：所述匹配電阻R3等于線圈電阻Rcoil，反饋電阻R1等于輸入電阻R2。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述數(shù)字低頻地震傳感器，其特征在于：所述多級(jí)積分器采用3階分布式反饋結(jié)構(gòu)或2階分布式反饋結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述數(shù)字低頻地震傳感器，其特征在于：所述3階分布式反饋結(jié)構(gòu)包括第一級(jí)濾波器(6)、第二級(jí)濾波器(7)及第三級(jí)濾波器(8)；

所述第一級(jí)濾波器(6)包括第一減法器(61)、前饋放大器K1、第一積分器(62)，所述第二級(jí)濾波器(7)包括第二減法器(71)、前饋放大器K2、第二積分器(72)，所述第三級(jí)濾波器(8)包括第三減法器(81)、前饋放大器K3、第三積分器(82)；

所述第一減法器(61)、前饋放大器K1、第一積分器(62)、第二減法器(71)、前饋放大器K2、第二積分器(72)、第三減法器(81)、前饋放大器K3、第三積分器(82)依次連接，且第一減法器(61)的正輸入端接入檢測(cè)級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端(33)，第三積分器(82)的輸出端與量化器(9)的輸入端連接，第一減法器(61)的負(fù)輸入端、第二減法器(71)的負(fù)輸入端、第三減法器(81)的負(fù)輸入端分別與量化器(9)的輸出端連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述數(shù)字低頻地震傳感器，其特征在于：所述2階分布式反饋結(jié)構(gòu)包括第一級(jí)濾波器(6)和第二級(jí)濾波器(7)；

所述第一級(jí)濾波器(6)包括第一減法器(61)、前饋放大器K1、第一積分器(62)，所述第二級(jí)濾波器(7)包括第二減法器(71)、前饋放大器K2、第二積分器(72)；

所述第一減法器(61)、前饋放大器K1、第一積分器(62)、第二減法器(71)、前饋放大器K2、第二積分器(72)依次連接，且第一減法器(61)的正輸入端接入檢測(cè)級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端(33)，第二積分器(72)的輸出端與量化器(9)的輸入端連接，第一減法器(61)的負(fù)輸入端、第二減法器(71)的負(fù)輸入端分別與量化器(9)的輸出端連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述數(shù)字低頻地震傳感器，其特征在于：所述DAC包括模擬開關(guān)(10)，所述模擬開關(guān)(10)的輸入端與量化器(9)的輸出端連接；

輸入數(shù)字信號(hào)為+1時(shí)，連接正控制電壓+Vfb的模擬開關(guān)(10)導(dǎo)通；輸入數(shù)字信號(hào)為-1時(shí)，連接負(fù)控制電壓-Vfb的模擬開關(guān)(10)導(dǎo)通。