地震数据采集器线性度不确定度评定及分析

分别建立基于最小二乘法和端基直线法的地震数据采集器线性度模型,分析线性度不确定度的来源,给出不确定度计算公式和评定过程,对比分析最小二乘法与端基直线法在线性度不确定度评定中的差别及输入点个数对线性度不确定度评定的影响。结果表明,最小二乘法和端基直线法的线性度不确定度评定结果在同一数量级上,但后者受输入点个数的影响较小。

用多通道AD分级采集扩展地震数据采集器的动态范围

地震数据采集是地震信号数字化必不可少的环节,动态范围是其一个重要的性能指标.实际地震信号的动态范围在160dB以上,而目前普遍使用的24位地震数据采集器动态范围相对较小且在50 Hz采样率时最大只达到135dB,致使24位地震数据采集器在实际使用中对小信号分辨率不够,不能有效提取地震信息;在大地震时又容易使数据采集器出现饱和限幅失真的现象而失去地震监测记录功能.本文针对在地震监测和地震研究中需要具有高分辨率和高动态范围的地震数据采集器这个亟待解决的问题,提出一种采用多通道AD转换器并行分级采集的方法,讨论了通道间失配及其标定.对研制实验样机的测试表明,其动态范围在50Hz采样时可以达到157dB以上,线性度优于0.005%.

一种高精度多通道USB地震数据采集器设计

针对目前地震数据采集通道多、精度要求高的需求,设计了一种基于FPGA的多通道USB地震数据采集器。首先对地震信号进行调理以准确拾取微弱地震信号;其次,以FPGA为控制处理核心,通过8通道24位高精度模数转换(Analog-to-Digital Converter ADC)芯片ADS1278实现8路地震信号的同步高精度采样;此外,通过USB接口芯片CY7C68013A的Slave FIFO模式,实现FPGA与PC通信,完成高速数据传输与存储。实际测试表明,系统稳定可靠,性能高,采集精确,具有较强的应用价值。

地震数据采集器非线性指标测试方法及其影响分析

为了分析总谐波失真度和互调失真度这两个非线性指标的测试方法、输入信号幅值等变化对其测试结果的影响,本文从总谐波失真信号、互调失真信号的产生原理出发,详细地给出了两种指标的测试方法、数据处理方法及相关影响分析,并通过实际应用中不同类型的输入信号进行了总谐波失真度和互调失真度试验。测试结果表明:信号模式和信号幅值对总谐波失真度的影响显著;输入信号幅值对互调失真度的影响较大;输入信号的频率变化对两指标的测试结果无影响。本研究进一步细化了地震数据采集器性能指标的标准化测试方法,该方法可广泛应用于地震数据采集器的非线性指标测试。

FFT和DFT在地震数据采集器幅频特性测试中的应用

在进行地震数据采集器的幅频特性测试中,当标定信号频率稍高时(约为采集器采样率1/5以上),采集器输出的正弦波形发生畸变,无法人工读取正弦波峰值.为了解决该问题,本文提出了基于离散傅里叶变换(DFT)的积分恢复算法,将该方法与快速傅里叶变化(FFT)谱分析方法同时应用于一台高精度地震数据采集器的幅频特性测试数据处理.结果表明这两种算法均能标准化、高精度地完成采集器幅频特性标定数据的计算.其中基于DFT的积分恢复算法的计算程序操作简单,能够高效率地完成数据采集器的幅频特性检定工作;并且该方法还可以应用于地震数据采集器的线性度测试.

地震数据采集器关键技术研究

介绍为满足地震监测要求而应用于地震数据采集器设计的一些关键技术,详细分析影响地震数据采集器的信噪比、时钟精度和标定系统精度的原因,并提出相关设计方法,给出设计实例。

用套片方案研制24位地震数据采集器的优越性

由于早期推出的套片中没有最小相位滤波,故国际国内研制地震数据采集器都采用了DSP滤波抽取方案(简称通用方案)。随着电子技术日新月异的发展,有条件采用CirrusLogicg公司推出的新一代套片CS3301、CS5371/72、CS5376A设计地震数据采集器。该套片方案与通用方案相比优点如下:专用性能好,电路简洁,同步性能好,噪声低,滤波速度快,研制周期短等。本文对由套片方案研制出的24位地震数据采集器及优点进行详细论述。

地震数据采集器中的GPS授时技术和校时技术

从模拟地震观测到数字地震观测,地震事件的时间标识一直是地震观测中的关键技术之一。当一个地震事件发生时,模拟观测时代是通过短波授时和校时技术为地震事件标识时间,而数字观测时代则是借助于精度更高的全球定位系统(Global Position System,简称GPS)为地震事件标识时间。本文详细介绍地震数据采集器中的GPS授时技术和校时技术。

地震数据采集器自噪声检测研究

本文采用多通道相关分析方法测量并分析研究了国内地震观测常用的6种进口地震数据采集器的自噪声.结果表明:6种进口地震数据采集器无论在普通增益还是高增益模式下,当频带范围处于1Hz以下时,自噪声均低于NLNM低噪声模型(灵敏度按750 V·s/m换算);在低增益模式下,当频带范围处于1Hz以上时,各数据采集器的自噪声与NLNM低噪声模型高低交错,须根据观测目的谨慎使用;Q330HRS和Reftek-130/130S型数据采集器的高增益模式较适合测量宽频带地震计的自噪声.

24位地震数据采集器中的数据处理

24位地震数据采集器中的数据处理过程是:地震计将感应到的地面运动信号转换成电压值输出给采集器,采集器将模拟电压信号进行滤波放大,再进行A/D转换成512KSPS的1位数据码流,该码流经DSP的两段滤波后得到COUNT值,DSP从RAM中取出COUNT值归一化后打包输出。

地震数据采集器后级滤波器的设计

以ADS1281为例,介绍新一代地震数据采集器后级滤波器设计。该后级滤波器包括变抽样率的梳状滤波器、有限脉冲响应(FIR1)4抽1滤波器和有限脉冲响应(FIR2)2抽1滤波器。其中,FIR1 4抽1滤波器和FIR2 2抽1又分为最小相位、线性相位和瞬态3种滤波器,文中使用设计的最小相位滤波抽取器对仿真的正弦波进行滤波验证,结果表明,通带波动和阻带衰减满足中国数字测震台网技术规程的要求。

24位地震数据采集器时间格式转换的实现

应用C语言编写四字节24位采集器时间编码与七字节时间编码间的相互转换程序,并可在单片机上运行。为24位采集器与计算机和外界设备间建立透明时间编码通道。

环境温度对地震数据采集器时间精度的影响测试

为适应地震数据采集器时间精度测试的需要,采用特定电路将普通参考时钟源输出的分脉冲信号扩展至占空比为50%,再利用扩展后的分脉冲信号在室温、低温恒温及高温恒温环境中对地震数据采集器时间精度进行测试,研究环境温度对地震数据采集器时间精度的影响。结果表明,地震数据采集器时间精度及漂移趋势受环境温度变化影响,0.5 h内发生约1℃的温度变化可引起地震数据采集器产生μs级时钟精度变化和守时趋势变化,通过温度对时间数值积分反映的温度变化累积效应与地震数据采集器时钟漂移的趋势变化具有较好的对应关系;恒温环境下地震数据采集器的时标延迟变化表现出单调特性,变化率由个体使用的晶振器件决定,并与环境温度有关。

基于嵌入式IPv6 Web服务器的地震数据采集器参数管理系统

介绍嵌入式Web服务器goAhead移植到IPv6网络的方法,并介绍基于goAhead Web Server,实现地震数据采集器参数管理系统的关键技术。基于嵌入式IPv6 Web服务器设计开发的B/S结构的地震数据采集器参数管理系统,可实现仪器工作状态查询和系统参数管理。

RSDA-1型24位水库地震数据采集器的标定系统

RSDA-1型24位水库地震数据采集器中标定系统是测定地震计和参数的关键工具,是评判台站每天工作状态是否正常的评判手段,是标定系统特性的必须环节。根据地震计和台站不同需要,需在采集器中设计4种标定信号,即脉冲标定、正弦标定、伪随机信号和高阶脉冲信号。本文主要介绍标定系统及4种标定信号在24位地震数据采集器中的设计和实现。

宽动态地震数据采集器技术研究

数据采集是地震信号数字化最为根本的环节,其性能优劣直接关系到地震信号采集的质量,并最终影响数据应用处理的结果。对地震数据采集而言,动态范围是一个极其重要的性能指标,它表示在把模拟地震信号转换为数字输出信号的过程中,所能够不失真转换的最大输入信号和最小输入信号的幅度跨度。地震动信号的幅度跨度很大,由监测几千公里之外的微弱地震信号到近场监测8级以上的大地震,总的动态范围达到了160dB以上,宽频带地震计的动态范围也达到了155dB以上。而现代广为使用的基于ΔΣAD(Analog-to-Digital Convert)转换技术的高性能24位地震数据采集器的动态范围目前最大只有135dB@50SPS(Samples Per-second),导致了在实际地震监测中,数据采集器在记录地震时对微小信号分辨率不够、信噪比不高,信号幅度和数据采集器的分辨率处于同一数量级,不能有效地提取地震信息;而在大地震时又容易使数据采集器出现饱和限幅失真的现象,致使在抗震救灾最需要第一手观测资料的时候一些最重要的近源地震台站却几乎失去了地震监测的功能,同时,在地震研究上也失去了记录大震信号的珍贵地震资料的机会。因而实现高分辨率和宽动态范围的地震信号数据采集是当今地震观测技术领域中急待解决的问题。本文系统分析了几种模数转换器的原理、分类、结构和模数转换器主要的性能指标,介绍了典型的24位高精度模数转换器以及几种扩展转换器动态范围的方法。在借鉴和总结前人技术方法的基础上,本文结合地震监测的实际应用提出了一种采用多片AD模数转换器对输入信号进行分幅采集来扩展地震数据采集器动态范围的新方法。论文论述了该方法的实现原理,构建了数学分析模型,分析计算了该方法可能达到的动态范围,并与其它扩展动态范围的技术方法进行了比较。本文设计了基于分幅法的宽动态地震数据采集器的原理样机,通过硬件电路和嵌入式采集软件的设计,在实现了动态范围的有效扩展的同时,还实现了GPS高精度授时和校时功能,设计了配套的实时监控软件。样机测试表明,在50SPS采样率下,输入短路噪声有效值RMS为0.18μV,满幅输入电压大于±40V,有效动态范围达到了157dB,输入阻抗大于100kΩ,线性优于0.5%,实现了动态范围的有效扩展,达到了预期效果。

地震数据采集器的一种硬件“看门狗”

在数字化遥测地震台网的建设中，野外子台都建立在偏远山区坚硬的基岩上，野外台站安装有宽频带大动态地震计，ＥＤＡＳ３型地震数据采集器，调制解调器及其他设备。在长期运行中，我们发现有的ＥＤＡＳ３型地震数据采集器多次出现“死机”现象，这种现象的出现因不同...

地震数据采集器电源监控系统设计

地震数据采集器电源监控系统,用于地震台网中心对各台站电源情况的掌握和对地震数据采集器的远程控制。以89C2051单片机为核心,利用串口侦听技术跟踪采集器状态,发生"死机"时及时对其复位,并向台网中心报警。实际运行表明:系统可靠性高,有效提高可遥测数字地震台网的工作效率。

地震数据采集器自噪声测试实验研究

自噪声水平是地震数据采集器的重要性能评价指标,直接影响地震观测动态范围和数据质量。为完善相关研究,服务地震观测和仪器研发工作,该文以国内外主流地震数据采集器为研究对象,在不同实验条件下对其自噪声水平进行测试研究。结果表明:数据采集器实际有效位数小于AD转换位数,需通过实际自噪声测试结果表征仪器分辨力和动态范围;仪器实际自噪声及动态范围随量程减小而减小,与采样率设置无显著关系;仪器零点漂移受温度影响较大,具体表现为温度升高,零漂量增大,对观测影响程度增加;环境温度变化主要影响仪器低频段自噪声水平,最大影响超过5 dB。以上事实,在宽频带地震观测和地震计自噪声高精度测试中需予以关注,并适当采取保温措施。

TDE系列地震数据采集器

TDE系列地震数据采集器是一套 16位 (TDE - 2 16C) / 2 4位 (TDE - 2 2 4C)地震数据采集器。该采集器为低功耗、程控增益、现场模数转换 ,其带宽为 ( 0～ 2 0Hz) ,动态范围为 90dB (TDE - 2 16C) / 12 0dB (TDE - 2 2 4C)。采集器通过接收GPS信号产生精确定时。介绍了该采集器的技术设计方案。