專利名稱:本安便攜式礦井地震記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域,是一種用于地震勘探數(shù)據(jù)記錄與分析的裝備,適用于控制數(shù)字檢波器進(jìn)行多種方法的地震勘探。
背景技術(shù):
地震勘探是最為重要的地球物理勘探方法之一。在我國,隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源開采與建筑工程等行業(yè)為了保證工程的高質(zhì)高效,特別是確保工程建設(shè)安全,要求精細(xì)地查明地下地質(zhì)條件,因此對地震勘探技術(shù)提出了更高的精度要求。為使地震勘探更好地適應(yīng)工程現(xiàn)場的需求,地震數(shù)據(jù)的采集方法得到推動(dòng)與發(fā)展,較大規(guī)??碧綇亩S發(fā)展到三維,由簡單的單分量勘探發(fā)展到多波多分量勘探,用于工程領(lǐng)域的工程地震勘探,則以勘探場地條件和勘探任務(wù)為主導(dǎo),在有限的場地空間內(nèi)選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ鞣椒?,盡可能多的采集數(shù)據(jù),以利用地震勘探數(shù)據(jù)求取更加豐富的工程地質(zhì)參數(shù),為工程建設(shè)提供全方位優(yōu)質(zhì)服務(wù),而要使工程地震勘探達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果,就必須保證其數(shù)據(jù)采集質(zhì)量,首先要有精良而又適用的勘探裝備。
地震勘探裝備主要由震源、數(shù)字檢波器和地震數(shù)據(jù)采集記錄控制儀組成,其發(fā)展經(jīng)歷了多代發(fā)展歷程,二十世紀(jì)末,國外推出新一代遙測地震儀,如OPSEIS811-14、I/O SYSTEM II與SN388等,它們的主要特點(diǎn)為裝備主要由主機(jī)、采集站、交叉站、電源站等組成,實(shí)用的多道地震儀仍以有線數(shù)傳為主,傳輸媒介為雙絞線或同軸電纜。二十一世紀(jì)初,地震勘探裝備的發(fā)展以檢波器的數(shù)字化為標(biāo)志,I/O和SERCEL公司先后推出MEMS加速度檢波器,并分別形成新型全數(shù)字地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),這種系統(tǒng)具有性能指標(biāo)高、數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn),但其控制記錄系統(tǒng)仍較復(fù)雜而龐大,只適用于地面較大規(guī)模的地震勘探,不能用于建筑工程和礦業(yè)工程領(lǐng)域進(jìn)行工程地震勘探,并且整個(gè)系統(tǒng)組件均不防爆,因此,難以用于具有爆炸性氣體環(huán)境下要求具有防爆特性的煤礦井下。
高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井生產(chǎn)迫切需要高精度的地質(zhì)構(gòu)造探測裝備。地面地震勘探證明,利用地震勘探裝備接收地震全波場信息開展多波高分辨率地震勘探是在地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)提高地震勘探精度和解決諸多工程地質(zhì)問題的有效手段,但要實(shí)現(xiàn)礦井高分辨率地震勘探,必須要有精良而適用的數(shù)據(jù)采集儀器,這其中就包括用于地震數(shù)據(jù)采集控制與處理的記錄儀。在由控制記錄儀和若干數(shù)字檢波器構(gòu)成的分布式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,從功能上看主控記錄儀應(yīng)具有人機(jī)交互、多機(jī)通訊管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理能力。在面向中小型勘探的設(shè)計(jì)中,裝備應(yīng)簡單、便攜。在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的今天,在一般的工程勘探中,一臺(tái)高性能的PC機(jī)或工控機(jī)加上配套的監(jiān)控管理和數(shù)據(jù)處理軟件即可完成上述的功能,但在某些場合,特別是環(huán)境條件惡劣的工程現(xiàn)場或煤礦井下,PC機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)往往不適用或不能工作。針對當(dāng)前礦井地震勘探儀器的現(xiàn)狀及存在的問題,從生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際需求出發(fā),對地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行優(yōu)化與完善,利用現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將新型分布式地震儀器系統(tǒng)引入工程地震勘探領(lǐng)域,研制出本安防爆多功能地震記錄儀。
發(fā)明內(nèi)容
為了適應(yīng)特殊勘探場合的應(yīng)用要求,研究開發(fā)了專用控制主機(jī),這就是以通用微處理器芯片(MPU)和數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSP)為核心構(gòu)成的便攜式礦用多功能地震記錄儀。地震記錄儀由硬件和軟件兩部分構(gòu)成,硬件部分主要包括自制控制電路板、點(diǎn)陣式圖形液晶顯示器、銀漿導(dǎo)電膜、可充電電池組件和具有IP54防護(hù)等級(jí)的防護(hù)外殼、接插件等;軟件部分主要包括監(jiān)控模塊、記錄模塊、通信模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊。儀器主要特點(diǎn)如下通過選用高集成度、高性能、低功耗器件及其電路優(yōu)化設(shè)計(jì)、低功耗管理,實(shí)現(xiàn)了電路本質(zhì)安全型防爆;基于雙CPU設(shè)計(jì),使儀器既具有對多個(gè)數(shù)字檢波器的分布式控制管理能力,又具有對多道地震數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理與分析能力,使地震記錄儀能有效地完成地震數(shù)據(jù)的采集、記錄與實(shí)時(shí)解析,儀器功能多,能滿足工程現(xiàn)場進(jìn)行淺層地震勘探的多重需要;儀器采用便攜式封裝,操作簡便,適用性強(qiáng),可用于工程現(xiàn)場和煤礦井下進(jìn)行縱波勘探,橫波勘探,面波勘探及多波聯(lián)合勘探等。
在由MPU和DSP構(gòu)成的控制記錄儀中,總體可分為兩個(gè)子系統(tǒng)以MPU為核心的管理子系統(tǒng)及以DSP為核心的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)。管理子系統(tǒng)的硬件主要由通用微處理器、數(shù)據(jù)通信接口、鍵盤、顯示器以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等幾部分構(gòu)成;處理子系統(tǒng)主要由數(shù)字信號(hào)處理器及擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器構(gòu)成。兩個(gè)子系統(tǒng)的任務(wù)分工和關(guān)系是管理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)與外部的通信管理、人機(jī)交互等功能,以DSP為核心的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的主要任務(wù)是對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,包括相關(guān)分析、頻譜分析、濾波等。兩CPU之間通過雙端口存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
地震記錄儀系統(tǒng)達(dá)到的性能指標(biāo)如下控制檢波器數(shù)量1~12個(gè),可擴(kuò)充到24個(gè)通道數(shù)1~36道,可擴(kuò)充到72道存儲(chǔ)器容量64Mbit/128Mbit顯示 640×480點(diǎn)彩色液晶顯示器數(shù)據(jù)傳輸速率(KBPS)96~4.8最大傳輸距離(km) 0.5~3.0電源工作時(shí)間(內(nèi)部電源供電)8小時(shí)以上平均功耗<3W重量<2kg控制主機(jī)軟件的設(shè)計(jì)包括對各分機(jī)監(jiān)控管理軟件的設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理軟件的設(shè)計(jì),在井下由微處理器構(gòu)成的主機(jī)系統(tǒng),主機(jī)軟件主要完成分機(jī)的監(jiān)控管理和數(shù)據(jù)的預(yù)處理,主要包括波特率設(shè)置、分機(jī)管理、數(shù)據(jù)處理和記錄管理等模塊,圖2是控制主機(jī)的主流程圖。
圖1控制主機(jī)結(jié)構(gòu)框2控制主機(jī)主程序流程3MPU與SRAM及Flash的連接圖4顯示控制器與MPU的接口圖5雙口RAM與MPU及DSP的連接圖6TMS320C32與外部存儲(chǔ)接口的連接圖7控制記錄儀管理檢波器數(shù)據(jù)采集的執(zhí)行流程具體實(shí)施方式
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的根據(jù)數(shù)字式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和礦業(yè)工程對控制記錄主機(jī)的性能要求,利用高性能微處理器和大規(guī)模集成電子器件,采用低功耗、便攜式和多功能設(shè)計(jì),形成具有本質(zhì)安全特性、分布式控制和實(shí)時(shí)地震數(shù)據(jù)處理功能的礦用地震數(shù)據(jù)記錄儀。自制控制電路板在硬件構(gòu)成上采用了雙CPU設(shè)計(jì)方案,兩CPU之間通過雙端口存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,儀器的主要功能是實(shí)現(xiàn)對數(shù)字檢波器的采集管理、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及一定的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理功能。
分布式多波地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求地震控制記錄儀可以高效控制多個(gè)數(shù)字檢波器并接收、顯示與存儲(chǔ)來自它們的數(shù)據(jù)信息,同時(shí),地震控制記錄儀要具有一定的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理功能,操作員可通過顯示的多道地震信號(hào)及其相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理來判別測試信號(hào)的有效性并實(shí)時(shí)解決一定的工程地質(zhì)問題。用于礦井的地震儀由于環(huán)境條件的限制,還要求儀器便攜、低功耗和本安防爆,為達(dá)到以上諸多要求,采用了雙CPU設(shè)計(jì)方案,即以通用微處理器芯片(MPU)和數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSP)為核心構(gòu)成便攜式地震控制記錄儀。在地震控制記錄儀的設(shè)計(jì)過程中基于低功耗、抗干擾、本安便攜的設(shè)計(jì)原則對組成系統(tǒng)硬件電路的各個(gè)部分進(jìn)行了優(yōu)化和組合,實(shí)現(xiàn)了對大容量存儲(chǔ)器的擴(kuò)展和管理、高分辨率顯示器的控制、雙CPU的數(shù)據(jù)交換以及系統(tǒng)運(yùn)行的最小功耗設(shè)計(jì)。同時(shí)結(jié)合本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控模塊、記錄管理、通信模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊的軟件設(shè)計(jì);從而使整個(gè)系統(tǒng)既具有較強(qiáng)的控制管理能力,又具有較強(qiáng)的數(shù)字處理能力,使系統(tǒng)達(dá)到了較高的性能指標(biāo)。
1硬件設(shè)計(jì)地震記錄儀的主要任務(wù)就是控制各智能檢波器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,接收各智能檢波器回送的采集數(shù)據(jù),并以圖形形式顯示出來供操作者觀察分析,有選擇的把有效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來,以便進(jìn)一步處理與解釋。此外,在某些應(yīng)用場合還需要對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行譜分析、濾波等數(shù)字處理,以幫助觀測人員分析判斷采集信號(hào)質(zhì)量,及時(shí)采取措施改善勘探效果,這就要求主機(jī)要具有適時(shí)數(shù)字信號(hào)處理與解析功能。由于地震勘探一次采集的數(shù)據(jù)量大,使用單個(gè)的通用微處理器很難同時(shí)滿足監(jiān)控管理和數(shù)字信號(hào)處理的任務(wù),因此在便攜式地震控制記錄儀的設(shè)計(jì)中,采用嵌入式雙CPU結(jié)構(gòu)分別構(gòu)成監(jiān)控管理和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)。
在管理子系統(tǒng)中,微處理器的主要功能是實(shí)現(xiàn)對外設(shè)接口的管理,設(shè)計(jì)中微處理器選用的是PHILIPS公司新近推出的P89C51RC2單片機(jī)。DSP是數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的核心,由于DSP本身不是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng),在設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮其性價(jià)比,而且要考慮其與MPU的通信及連接方式。其中MPU與DSP的通信方式采用的是數(shù)據(jù)總線寬度為8位的雙端口存儲(chǔ)器,這樣就要求DSP可與8位的存儲(chǔ)器接口。在通用DSP中,目前使用最廣泛的是美國德州儀器公司(Taxas Instruments,簡稱TI)的TMS320系列產(chǎn)品,在數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中DSP選用的是TI公司的TMS320C32。
(1)存儲(chǔ)器及其接口設(shè)計(jì)地震控制記錄儀中根據(jù)需要應(yīng)具有兩種類型的存儲(chǔ)器,即隨機(jī)存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器。地震控制記錄儀從各智能檢波器接收的數(shù)據(jù)首先存入隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)中,當(dāng)用戶通過波形顯示判斷采集的數(shù)據(jù)有效時(shí),則可將本次采集的數(shù)據(jù)從SRAM送到非易失性存儲(chǔ)器中保存,否則再重新接收下次采集的數(shù)據(jù),新的數(shù)據(jù)將SRAM中原有的數(shù)據(jù)覆蓋。由于地震控制記錄儀需接收、存儲(chǔ)多個(gè)(一般可有6、12、24個(gè))檢波器采集的數(shù)據(jù),為使其有較大的擴(kuò)展空間,設(shè)計(jì)中隨機(jī)存儲(chǔ)器選用的是韓國Hynic公司生產(chǎn)的512K×8位高速、低功耗、全靜態(tài)CMOS隨機(jī)存取存儲(chǔ)器HY628400A。SRAM只能暫時(shí)存儲(chǔ)采集的數(shù)據(jù),當(dāng)顯示分析采集的數(shù)據(jù)是有效數(shù)據(jù)后,即可將該次采集的數(shù)據(jù)存入非易失性存儲(chǔ)器中,以便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和處理。由于非易失性存儲(chǔ)器是用于存儲(chǔ)由多個(gè)檢波器連續(xù)數(shù)小時(shí)采集的數(shù)據(jù),以12個(gè)三分量檢波器連續(xù)采集100次有效數(shù)據(jù)為例,如果12個(gè)檢波器一次采集的數(shù)據(jù)量為72k字節(jié),則100次采集數(shù)據(jù)的總量為100×72k字節(jié),其數(shù)據(jù)量大約為7.03M字節(jié),因此非易失性存儲(chǔ)器的容量應(yīng)足夠大。設(shè)計(jì)中選用快擦寫的64M位大容量Flash存儲(chǔ)器-28F640。
(2)顯示器及其接口設(shè)計(jì)顯示器是地震控制記錄儀的重要組成部分,它是人機(jī)對話的界面,在設(shè)計(jì)中為了增強(qiáng)顯示效果,采用高分辨率的半透射半反射式彩色液晶顯示屏,其分辨率為640×480點(diǎn),顯示控制器使用的是DPK公司最新研制的控制板,在與MPU連接時(shí)采用的是直接訪問方式,即MPU通過數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線采用I/O設(shè)備訪問形式控制顯示器。
(3)雙端口存儲(chǔ)器及其接口設(shè)計(jì)雙端口RAM與MPU及DSP的連接如圖5所示。在地震控制記錄儀中為解決MPU與DSP的信息交換問題,選用了雙端口存儲(chǔ)器通過有效地軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了雙CPU數(shù)據(jù)交換。由于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中MPU數(shù)據(jù)總線寬度為8位,且DSP讀寫速度快,因此雙端口RAM選用的是CYPRESS公司的高速(工作速度從15nS~55nS)、低功耗型CMOS雙端口RAM-CY7C134。CY7C1342片上硬件支持Semaphore信號(hào)控制邏輯,可以不加任何邏輯構(gòu)成4K×8位的雙端口存儲(chǔ)器系統(tǒng)。
(4)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)由于TMSC32具有程序引導(dǎo)功能,可以將實(shí)時(shí)運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)從外部低速的EPROM或FLASH中裝入,設(shè)計(jì)中存儲(chǔ)器采用低速的FLASH加高速RAM的配置方式,F(xiàn)LASH用于存放程序和初始數(shù)據(jù),系統(tǒng)加電運(yùn)行時(shí),TMS320C32自動(dòng)將程序和數(shù)據(jù)從低速的FLASH裝入到高速RAM,程序在高速RAM中全速運(yùn)行。C32可以工作于40MHz、50MHz和60MHz,本設(shè)計(jì)中選用的是50MHz。設(shè)計(jì)中使用一片Am29F200B FLASH(128K×16bit)用于存放非實(shí)時(shí)程序,另外擴(kuò)展了高速SRAM用于存放實(shí)時(shí)運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù),SRAM由兩片CY7C1041(256K×16bit)構(gòu)成;由一片8位高速雙端口存儲(chǔ)器CY7C1342與MPU實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,由GAL16V8實(shí)現(xiàn)外部存儲(chǔ)空間的地址分配。
2軟件設(shè)計(jì)在地震控制記錄儀的軟件設(shè)計(jì)中,根據(jù)應(yīng)用需要和系統(tǒng)的硬件組成,主要實(shí)現(xiàn)以下一些功能模塊的程序設(shè)計(jì)(1)監(jiān)控模塊監(jiān)控模塊的程序設(shè)計(jì)主要包括鍵盤的控制和管理以及字符、漢字、圖形的顯示等方面的程序設(shè)計(jì)。(2)通信模塊通信模塊的程序設(shè)計(jì)包括與數(shù)字檢波器的多機(jī)通信模塊及與PC機(jī)通信模塊的程序設(shè)計(jì)。(3)記錄管理模塊記錄管理模塊的程序設(shè)計(jì)不僅要實(shí)現(xiàn)地震數(shù)據(jù)的隨機(jī)存儲(chǔ)和管理,而且要將有效的地震數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在大容量非易失性存儲(chǔ)器中。(4)數(shù)字信號(hào)處理模塊包括譜分析、相關(guān)分析、濾波和數(shù)據(jù)處理等程序的設(shè)計(jì)。
地震記錄分析儀與各數(shù)字檢波器采用總線型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)互連,根據(jù)地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)際需要,數(shù)據(jù)傳輸總線可采用標(biāo)準(zhǔn)的RS-485總線;工作時(shí),用五芯屏蔽電纜構(gòu)成的大線把地震記錄分析儀與檢波器以及檢波器間兩兩串接,記錄分析儀與各檢波器根據(jù)分配的地址進(jìn)行定向通信,記錄儀帶動(dòng)少至一個(gè)檢波器,多至幾十、上百個(gè)檢波器,主機(jī)通過友好的人機(jī)界面和通信接口向各智能檢波器發(fā)布各種命令,從機(jī)按主機(jī)發(fā)布的命令參數(shù)采集數(shù)據(jù)并將采集后的數(shù)據(jù)傳送給主機(jī),主機(jī)在主視窗中顯示出接收數(shù)據(jù)的波形圖,并以自定義格式把采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來。
儀器對存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)文件可以進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、預(yù)處理和數(shù)據(jù)處理。從各數(shù)字檢波器傳來的采集數(shù)據(jù),按通道與地址賦以一定的記錄格式和文件名記錄存儲(chǔ)于閃存中,可以對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽道集、道數(shù)運(yùn)算、時(shí)空切除、振幅平衡、零漂校正、二次采樣、多道疊加和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等預(yù)處理,能進(jìn)行濾波、譜分析、相關(guān)褶積與反濾波等數(shù)字處理,并可對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)解析,分析解釋地震探測結(jié)果。
3其他地震記錄分析儀硬件部分還包括銀漿導(dǎo)電膜、可充電電池組件和具有IP54防護(hù)等級(jí)的防護(hù)外殼、接插件等,銀漿導(dǎo)電膜上置14個(gè)密封鍵與顯示器的菜單互動(dòng),供操作者輸入命令,實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互;可充電電池組由3節(jié)2AH鋰電池與其保護(hù)電路組成;儀器使用箱式外殼進(jìn)行封裝,儀器箱由金屬鋼板鑄制而成,分上下兩個(gè)部分,下部為主箱體,上蓋面板。
封裝時(shí),首先將液晶顯示器嵌入面板上預(yù)留的位置,在面板上安裝好銀漿導(dǎo)電膜及各種接口,然后,在面板背面預(yù)留安裝柱上安裝好主電路板和顯示控制板,使顯示器引線與主電路板和顯示控制板相連,銀漿導(dǎo)電膜的鍵盤接口線與各接口線均與電路板相連,再將電池組膠封于電池盒內(nèi),并固定于儀器箱底相應(yīng)的位置,電池組與主電路板相連,最后將安裝好的面板置于主箱體之上,即完成電路連接與儀器封裝。所有器件的封裝與連接均需滿足礦用電氣產(chǎn)品防爆要求,并且密封防水,外殼防護(hù)等級(jí)為IP54。
權(quán)利要求
1.一種本安型地震記錄分析儀,具有防爆、防塵、防水、防腐蝕和便攜等特點(diǎn),儀器由硬件和軟件兩部分構(gòu)成,其中硬件部分主要由自制控制電路板、點(diǎn)陣式圖形液晶顯示器、銀漿導(dǎo)電膜、可充電電池組件和具有IP54防護(hù)等級(jí)的防護(hù)外殼、接插件等構(gòu)成;軟件部分主要由監(jiān)控模塊、記錄模塊、通信模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)成;封裝箱體使用鋼質(zhì)材料鑄造而成,上蓋面板,封裝時(shí),使顯示器嵌入面板,并在面板上安裝好各種開關(guān)按鈕,將電路板固定于面板后部的金屬柱上,并使顯示器與其連接;將電池組放入特制金屬盒中,用環(huán)氧樹脂膠封牢固,并用螺絲固定于箱內(nèi)底部,電池組與電路板連接,然后使面板蓋于箱體之上并加密封墊封緊;自制控制電路板在硬件構(gòu)成上采用了雙CPU設(shè)計(jì)方案,總體可分為兩個(gè)子系統(tǒng)以MPU為核心的管理子系統(tǒng)及以DSP為核心的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng),兩CPU之間通過雙端口存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;儀器的主要功能是實(shí)現(xiàn)對數(shù)字檢波器的采集管理、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及一定的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理功能;地震記錄分析儀與各數(shù)字檢波器采用總線型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)互連;工作時(shí),用五芯屏蔽電纜構(gòu)成的大線把地震記錄分析儀與檢波器以及檢波器間兩兩串接,記錄分析儀作為主機(jī),各檢波器為從機(jī),主從機(jī)根據(jù)分配的地址進(jìn)行定向通信,主機(jī)帶動(dòng)少至一個(gè)從機(jī),多至幾十、上百個(gè)從機(jī),主機(jī)數(shù)據(jù)采集的控制與數(shù)據(jù)處理由配套開發(fā)的多波多分量地震數(shù)據(jù)采集軟件和數(shù)據(jù)處理軟件來完成,主機(jī)通過友好的人機(jī)界面和通信接口向各智能檢波器發(fā)布各種命令,從機(jī)按主機(jī)發(fā)布的命令參數(shù)采集數(shù)據(jù)并將采集后的數(shù)據(jù)傳送給主機(jī),主機(jī)在主視窗中顯示出接收數(shù)據(jù)的波形圖,并以自定義格式把采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來,對存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)文件可以進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、預(yù)處理和數(shù)據(jù)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本安型地震記錄分析儀,其特征在于自制控制電路板在硬件構(gòu)成上采用了雙CPU設(shè)計(jì)方案,總體可分為兩個(gè)子系統(tǒng)以MPU為核心的管理子系統(tǒng)及以DSP為核心的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng),兩CPU之間通過雙端口存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;儀器電路硬件主要包括雙CPU系統(tǒng)、高速SRAM組與FLASH存儲(chǔ)器、高分辨率顯示器及RS485等接口,軟件主要由監(jiān)控模塊、記錄模塊、通信模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)成,儀器的主要功能是實(shí)現(xiàn)對數(shù)字檢波器的采集管理、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及一定的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本安型地震記錄分析儀,其特征在于地震記錄分析儀與各數(shù)字檢波器采用總線型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)互連,根據(jù)地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)際需要,數(shù)據(jù)傳輸總線可采用標(biāo)準(zhǔn)的RS一485總線;工作時(shí),用五芯屏蔽電纜構(gòu)成的大線把地震記錄分析儀與檢波器以及檢波器間兩兩串接,記錄分析儀與各檢波器根據(jù)分配的地址進(jìn)行定向通信,記錄儀帶動(dòng)少至一個(gè)檢波器,多至幾十、上百個(gè)檢波器,主機(jī)通過友好的人機(jī)界面和通信接口向各智能檢波器發(fā)布各種命令,從機(jī)按主機(jī)發(fā)布的命令參數(shù)采集數(shù)據(jù)并將采集后的數(shù)據(jù)傳送給主機(jī),主機(jī)在主視窗中顯示出接收數(shù)據(jù)的波形圖,并以自定義格式把采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本安型地震記錄分析儀,其特征在于儀器對存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)文件可以進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、預(yù)處理和數(shù)據(jù)處理。從各數(shù)字檢波器傳來的采集數(shù)據(jù),按通道與地址賦以一定的記錄格式和文件名記錄存儲(chǔ)于閃存中,可以對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽道集、道數(shù)運(yùn)算、時(shí)空切除、振幅平衡、零漂校正、二次采樣、多道疊加和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等預(yù)處理,能進(jìn)行濾波、譜分析、相關(guān)褶積與反濾波等數(shù)字處理,并可對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)解析,分析解釋地震探測結(jié)果。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本安型地震記錄分析儀,其特征在于儀器電路采用了低功耗、本安型設(shè)計(jì),密封防水,具有IP54防護(hù)等級(jí),能用于煤礦等具有爆炸性氣體環(huán)境。
全文摘要
本發(fā)明為一種本安型便攜式礦用多功能地震記錄儀,具有低功耗、防爆、防塵、防水、防腐蝕和便攜等特點(diǎn)。儀器由硬件和軟件兩部分構(gòu)成,硬件部分主要包括自制控制電路板、點(diǎn)陣式圖形液晶顯示器、銀漿導(dǎo)電膜、可充電電池組件和具有IP54防護(hù)等級(jí)的防護(hù)外殼、接插件等;軟件部分主要包括監(jiān)控模塊、記錄模塊、通信模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊;自制控制電路板在硬件構(gòu)成上采用了雙CPU設(shè)計(jì)方案,兩CPU之間通過雙端口存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,儀器的主要功能是實(shí)現(xiàn)對數(shù)字檢波器的采集管理、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及一定的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理功能;該儀器與數(shù)字檢波器配合可用于礦井多分量地震勘探、面波勘探等。
文檔編號(hào)G01V1/22GK101021566SQ20061016538
公開日2007年8月22日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者朱國維, 王懷秀 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)