专利名称：一种临震电磁辐射监测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及地震探测技术领域，特别是一种用于地震前兆电磁扰动信息接收的临震电磁辐射监测仪。
背景技术：
近来世界各地频发的地震事件，给民众的生命和财产均造成了不可估量的伤害和损失，提高地震探测的准确、及时性，以最大限度避免地震�：Γ晌死嗝媪俨⒇酱饩龅奈侍�。目前，现有技术中还存在种种问题，如现有的地震电磁波仪器传感器主要由一对 LES低频电磁传感器，接收电磁辐射信号，噪声、零漂、抗干扰能力不强，容易受到输电线、电力接地线以及各种电子设备的干扰。同时，现有的地震电磁波仪器中的主控单元因受限于体系结构，处理能力的提高始终有限，同时系统的稳定性和扩展性偏低，不利于仪器功能的增加与维护。
发明内容
本发明的目的是提供一种临震电磁辐射监测仪，提高地震探测的准确性和及时性。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为一种临震电磁辐射监测仪，包括信号接收�？�、信号处理�？�、数据控制�？橐约叭嘶涌谀？椋渲行藕沤邮漳？橹猩栌谐推敌藕沤邮仗煜吆偷闫敌藕沤邮仗煜撸藕沤邮漳？橥ü煜呓邮盏降男藕攀涑鲋列藕糯砟？橹校恍藕糯砟？榘Ｊ黄饕约笆致瞬ㄆ鳎有藕沤邮漳？橹薪邮盏降男藕啪Ｊ缓螅偻ü致瞬ㄆ鹘新瞬ú裳玫绞凳辈ㄐ问荩⑹涑鲋潦菘刂颇？椋皇菘刂颇？榘ㄏ嗷チ拥目刂破骱痛娲⑵鳎豢刂破鞫寥胧凳笔莶ㄐ危⒔凳辈ㄐ问菔涑鲋寥嘶涌谀？椋煌保刂破鞫允凳辈ㄐ问萁幸斐Ｊ录卸希唇ù娲⒛柯迹卸辖峁斐２ㄐ蔚氖凳辈ㄐ问荩约芭卸辖峁２ㄐ蔚氖凳辈ㄐ问莘直鸫嫒氪娲⑵鳎蝗嘶涌谀？橄蚴菘刂颇？榈目刂破鞣⑺褪萸肭螅刂破鞲菔萸肭蠼娲⑵髦邢嘤Φ牡牟ㄐ问菔涑龅饺嘶涌谀？�。本发明中，控制器在对实时波形数据进行存储时，首先设置存储目录，然后按照存储目录将实时波形数据存储到存储器中；人机接口�？榈氖萸肭蟀ù娲⒛柯疾问刂破靼凑沾娲⒛柯级源娲⑵髦械氖萁屑焖骱螅嘤κ菔涑龅饺嘶涌谀？�。存储目录的设置可提高对数据的有效压缩率，也可以使工作人员通过人机接口�？榛蛘咴冻谭窠涌冢芊奖愕慕惺莸姆梦�、检索或者报表生成。存储目录参数可包括波形数据发生的时间，以及数据类型如异常波形数据或正常波形数据，等参数类型。作为一种改进，本发明中数据控制�？榛拱ㄓ肟刂破飨嗔拥脑冻淌莘衿饕约霸冻淌萁涌� ；控制器控制远程数据服务器与远程数据接口之间的数据交换。具体的， 远程数据服务主要包括，通过LAN、COM、Modem接口实现ftp、telnet、http的数据服务，相关参数设置以及通信协议可根据现有的相应通信方式的通信协议，通过对控制器的软件进行编辑来完成。控制器可采用现有技术中集成有远程数据服务器的单片机或者其他集成芯片来实现，采用此种方案时，远程数据数据接口可选择单片机或者其它芯片的相应端口 ；此外，控制器与远程数据服务器及其接口也可选择现有技术中分别具有相应功能的产品来实现。作为一种改进，本发明的信号接收�？橹校股栌刑煜叻糯笃鳎闫敌藕沤邮仗煜呓邮盏降男藕啪煜叻糯笃鞣糯蠛笫涑鲋列藕糯砟？橹�。为了达到宽频带的效果，点频信号接收天线一般选择现有技术中输入阻抗较小的天线类型，或者在根据现有技术设计制作点频天线时，使其输入阻抗较小，相应的天线输出信号也会变小。增设天线放大器可防止天线的引线对信号造成衰减。作为一种改进，本发明的信号处理�？橹谢拱ㄐ藕欧糯笃鳎藕欧糯笃鞯男藕攀淙攵思次藕糯砟？榈男藕攀淙攵耍藕欧糯笃鞯男藕攀涑龆肆幽Ｊ黄鞯男藕攀淙攵�。本发明在信号放大器的设计电路中融入了现有技术中的光电耦合电路或器件，可有效的控制零漂，使得�？楦骷吨涞墓ぷ鞯悴换峄ハ喔扇牛藕攀д嫘�。作为一种改进，本发明的信号处理�？橹校藕欧糯笃饔肽Ｊ黄髦浠股栌写瞬ㄆ�。带通滤波器可根据实际情况选择所需的带通频率，其可采用现用的带通滤波器件实现，也可采用现有成熟的滤波电路技术实现。优选的，信号处理�？橹校Ｊ黄魑晕荒Ｊ黄�。具体的，本发明优选采用现有的4阶Δ-Σ调制，输出为Ibit高速数据流(每秒256000bits)的M位模数转换器，经过多次数字滤波和抽取可得到24位分辨率的数据。优选的，信号处理�？橹校致瞬ㄆ魑贒SP的UR数字滤波器。具体的， DSP芯片采用现有的产品，其承担信号接收�？橹辛街痔煜咴诹礁龇较蛏希此母鲂藕磐ǖ澜邮盏降氖莸氖致瞬ê统槿≡怂悖凳笔涑鯩位分辨率的数字信号，采样率可选择 IOHz、20Hz、50Hz、100Hz、200Hz，相关参数涉及以及控制利用现有成熟软件技术进行编程实现。IIP数字滤波器具有稳定、可靠、精度高的特点。在本发明中，数字滤波器使用多组IIP 数字滤波器对多个信号通道的数据进行数字滤波和抽�。玫剿璧牡筒裳实氖中藕拧Ｋ匠槿。嵌月瞬ê蟮氖中藕沤卸尾裳档筒裳实墓�。优选的，超低频信号接收天线所接收的频率范围为0. I-IOHz ；所述点频信号接收天线所接收的信号频率为38KHz。超低频信号接收天线以及点频信号接收天线皆可选用现有技术中相应频率参数的天线产品。也可根据相应频率及其它参数要求，利用现有技术进行制作。有益效果本发明通过分别设置超低频接收通道和点频接收通道，保证了仪器具备多频段全方位的接收能力。在数据的处理阶段，本发明通过采用先进的选频技术，提高了信号的稳定性，保证了监测信号的频率特性，实际应用中仪器信号的采样率优于lOOsps，可记录超低频信号的原始波形，以及点频信号唱腔随时间的变化特性，便于对地震时间的判断。本发明还通过远程服务器的设置，实现了网络实时传输海量数据和对仪器进行远程控制的功能；数据存储时的目录设置方便对数据的有效压缩，同时也方便了在此基础上的数据报表生成， 方便工作人员的日常工作记录。此外，在本发明的基础上，还可以很容易的通过硬件的选择以及软硬件的结合，实现装置自检、自复位、重启以及事件的短信报警等的智能化控制功能；USB数据临时存储功能，保证观测资料的连续性；以及远程数据服务提供FTP功能远程下载监测数据功能，实现网络实时传输海量数据和对仪器的远程控制。
图1所示为本发明的结构组成示意图；图2所示为本发明数据处理流程示意图。
具体实施例方式为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式
做进一步说明。图1所示为本发明的一种具体实施例结构，图2所示为这种实施例结构基础上的数据处理流程示意图；结合图1和图2，本发明包括信号接收�？�1、信号处理�？�2、数据控制模块3以及人机接口�？椋蝗嘶涌谀？榧纯晒┕ぷ魅嗽辈僮骱筒榭词莸暮筇扑慊�。信号接收�？橹猩栌辛礁鱿嗷ゴ怪鄙柚玫某推敌藕沤邮仗煜吆土礁鱿嗷ゴ怪鄙柚玫牡闫敌藕沤邮仗煜撸怀推敌藕沤邮仗煜咚邮盏钠德史段�0. I-IOHz ；点频信号接收天线所接收的信号频率为38KHz。超低频信号接收天线以及点频信号接收天线皆选用现有技术中相应频率参数的天线产品。点频信号接收天线的信号输出端连接天线放大器， 防止天线的引线对信号造成衰减；信号处理�？榘ㄐ藕欧糯笃�、带通滤波器、模数转换器以及数字滤波器；天线接收到的信号输出至信号放大器中，经放大后进行带通滤波、模数转换，再进行数字滤波。其中模数转换器为M位模数转换器，在每一个天线信号通道中采用一片独立的4阶 Δ - Σ调制器CS5321，每一个通道的满量程输入为+10V，转换器输出高速(每秒256Κ比特) 比特流，经过数字滤波和抽取以后，能够提供24位的分辨率和大于120dB的动态范围；数字滤波器为采用DSP实现的UR数字滤波器，用于处理四个天线信号通道上 CS5321输出的高速比特流，输出M位分辨率的低速采样率的数字信号。DSP采用TI公司的32位高速浮点DSP芯片TMS320VC33，运行时钟60MHZ，运行速度为60MIPS。其还用于管理数据处理模块的各部件、执行数字滤波运算，管理授时系统和数字通讯接口，实现数据传输及参数设置等；HR数字滤波器具有稳定、可靠、精度高的特点。其进行数字滤波和抽�。玫剿璧牡筒裳实氖中藕�。所谓抽�。嵌月瞬ê蟮氖中藕沤卸尾裳档筒裳实墓獭８谋涫涑霾裳适导噬鲜峭ü谋銾R数字滤波器，并使用不同的抽取比来实现的， 这个改变可以在运行时进行。新的采样率可以通过对软件中的参数进行相关设置来实现。 4个通道的采样率可设置为200Hz、100Hz、50Hz、20Hz、10Hz，相应的信号带宽分别为80Hz、 40Hz、20Hz、8Hz、4Hz ；
模数转换器与数字滤波器之间通过光电耦合器连接，避免温漂影响；信号处理�？橹谢拱ü┑缈刂频ピ�、标定电路和负责调度管理各部件的处理器单片机；供电控制单元将+12V输入电源变换为+5V、+3. 3V和+1. 8V等多组电源，供其它各�？榈ピ褂茫槐甓ǖ缏凡捎孟钟械�16位D/A换能器的标定信号发生器，提供方波和正弦波组标定信号的电流和电压输出。标定信号的输出直接连接到标定线圈上，标定信号的参数及定时常数可由用户通过软件设定，可设定参数包括方波标定信号的幅度、宽度、定时时间等；正弦波标定信号的频率、幅度、震荡次数，以及不同频率正弦波组的数目。在装置采用短信GPS控制时，还可通过处理器单片机处理GPS信息，并精确调整系统处理时钟。处理器单片机可采用现有技术的单片机实现。经过数字滤波的信号传输至数据控制�？橹校菘刂颇？榘ㄏ嗷チ拥目刂破骱痛娲⑵�。本实施例中，控制器采用ARM9实现控制功能，存储器包括ARM9内部集成的 SDRAM、NOR FLASH，外部集成128M DOC(数据缓存区)，以及通过ARM9应用现有的内置USB 接口技术扩展的外部硬盘或CF卡或NAND Flash (永久数据区)，此外ARM上还设有备用的扩展存储器外部USB接口，用于数据的临时存储。ARM9中集成有LAN网络服务器和一个自适应的10M/100M网络接口，即远程数据服务器和数据请求接口，可通过配置物理层网络设备实现网络数据的传输，支持WWW、FTP、 "Telnet等网络服务。ARM9与数据处理模块的DSP之间，以及人机接口�？橹洌酝ü齊S232串口相连接。ARM9还通过一个兼容的实时数据输出串口进行全双工的数据传输，用于输出采集数据和状态信息，同时还可以接收参数设置命令及数据重发请求。结合图2，本发明中ARM9控制器数据控制�？橹械目刂破鞫允鞘凳辈ㄐ问莸拇戆ㄒ韵虏街鑑).读入实时波形数据，并将实时波形数据输出至人机接口�？椋籦).对实时波形数据进行异常事件判断，创建存储目录，将判断结果为异常波形的实时波形数据，以及判断结果为正常波形的实时波形数据分别存入存储器；c).当人机接口�？橛惺萸肭笫保刂破鞲菔萸肭蠼娲⑵髦邢嘤Φ牡氖凳辈ㄐ问菔涑龅饺嘶涌谀？椤１痉⒚髦校刂破髟诙允凳辈ㄐ问萁写娲⑹保紫壬柚么娲⒛柯迹缓蟀凑沾娲⒛柯冀凳辈ㄐ问荽娲⒌酱娲⑵髦校蝗嘶涌谀？榈氖萸肭蟀ù娲⒛柯疾问刂破靼凑沾娲⒛柯级源娲⑵髦械氖萁屑焖骱螅嘤κ菔涑龅饺嘶涌谀？椤４娲⒛柯嫉纳柚每商岣叨允莸挠行а顾趼剩部梢允构ぷ魅嗽蓖ü嘶涌谀？榛蛘咴冻谭窠涌冢芊奖愕慕惺莸姆梦�、检索或者报表生成。存储目录参数可包括波形数据发生的时间，以及数据类型如异常波形数据或正常波形数据，等参数类型。远程数据服务主要包括，通过LAN、COM、Modem等接口实现ftp、telnet、http的数据服务，相关参数设置以及通信协议可根据现有的相应通信方式的通信协议，通过对控制器的软件进行编辑来完成。本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。
权利要求
1.一种临震电磁辐射监测仪，其特征是，包括信号接收�？�、信号处理�？�、数据控制模块以及人机接口模块，其中信号接收�？橹猩栌谐推敌藕沤邮仗煜吆偷闫敌藕沤邮仗煜撸藕沤邮漳？橥ü煜呓邮盏降男藕攀涑鲋列藕糯砟？橹校恍藕糯砟？榘Ｊ黄饕约笆致瞬ㄆ鳎有藕沤邮漳？橹薪邮盏降男藕啪Ｊ缓螅偻ü致瞬ㄆ鹘新瞬ú裳玫绞凳辈ㄐ问荩⑹涑鲋潦菘刂颇？椋皇菘刂颇？榘ㄏ嗷チ拥目刂破骱痛娲⑵鳎豢刂破鞫寥胧凳笔莶ㄐ危⒔凳辈ㄐ问菔涑鲋寥嘶涌谀？椋煌保刂破鞫允凳辈ㄐ问萁幸斐Ｊ录卸希唇ù娲⒛柯迹卸辖峁斐２ㄐ蔚氖凳辈ㄐ问荩约芭卸辖峁２ㄐ蔚氖凳辈ㄐ问莘直鸫嫒氪娲⑵鳎蝗嘶涌谀？橄蚴菘刂颇？榈目刂破鞣⑺褪萸肭螅刂破鞲菔萸肭蠼娲⑵髦邢嘤Φ牡牟ㄐ问菔涑龅饺嘶涌谀？�。
2.根据权利要求1所述的一种临震电磁辐射监测仪，其特征是，数据控制�？榛拱ㄓ肟刂破飨嗔拥脑冻淌莘衿饕约霸冻淌萁涌� ；控制器控制远程数据服务器与远程数据接口之间的数据交换。
3.根据权利要求1所述的一种临震电磁辐射监测仪，其特征是，信号接收�？橹校股栌刑煜叻糯笃鳎闫敌藕沤邮仗煜呓邮盏降男藕啪煜叻糯笃鞣糯蠛笫涑鲋列藕糯砟？橹�。
4.根据权利要求1所述的一种临震电磁辐射监测仪，其特征是，信号处理�？橹谢拱ㄐ藕欧糯笃鳎藕欧糯笃鞯男藕攀淙攵思次藕糯砟？榈男藕攀淙攵耍藕欧糯笃鞯男藕攀涑龆肆幽Ｊ黄鞯男藕攀淙攵�。
5.根据权利要求4所述的一种临震电磁辐射监测仪，其特征是，信号处理�？橹校藕欧糯笃饔肽Ｊ黄髦浠股栌写瞬ㄆ�。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种临震电磁辐射监测仪，其特征是，信号处理�？橹校瞿Ｊ黄魑狹位模数转换器。
7.根据权利要求1至5任一项所述的一种临震电磁辐射监测仪，其特征是，信号处理�？橹校致瞬ㄆ魑贒SP的UR数字滤波器。
8.根据权利要求1至5任一项所述的一种临震电磁辐射监测仪，其特征是，超低频信号接收天线所接收的频率范围为0. 1-lOHz。
9.根据权利要求1至5任一项所述的一种临震电磁辐射监测仪，其特征是，点频信号接收天线所接收的信号频率为38KHz。
全文摘要
本发明公开一种临震电磁辐射监测仪，其包括信号接收模块、信号处理模块、数据控制�？橐约叭嘶涌谀？椤Ｐ藕沤邮漳？橹猩栌谐推敌藕沤邮仗煜吆偷闫敌藕沤邮仗煜撸藕糯砟？榘Ｊ黄饕约笆致瞬ㄆ鳎菘刂颇？榘ㄏ嗷チ拥目刂破骱痛娲⑵鳎嘶涌谀？榱邮菘刂颇？榈目刂破�。天线接收到的信号输出至信号处理�？橹校Ｊ弧⒙瞬ú裳玫绞凳辈ㄐ问荩⑹涑鲋潦菘刂颇？榈目刂破髦校豢刂破鞫寥胧凳笔莶ㄐ魏蠖圆ㄐ问萁械卣鹗录卸希⒖刂剖莸拇娲⒑褪涑觥１痉⒚魍ü邮盏卣鹎罢椎绱湃哦畔ⅲ卣鸬亩塘僭けê拖喙乜蒲泄ぷ魈峁┝俗既房煽�、连续完整的资料。
文档编号G01V1/24GK102565849SQ20111044929
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者刘红桂, 卢永, 居海华, 张德齐, 熊建伟, 瞿旻 申请人:江苏省地震局
