专利名称：通用地震数据采集记录装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于地震数据釆集装置，具体的涉及一种高分辨率的通用地震 数据采集记录装置。
背景技术：
在地震观测系统中，传感器和数据采集具有极为重要的地位，其技术性能 直接决定了观测数据的质量。地震观测包括测震和具有多种测项的前兆观测， 与此对应，目前各测项使用的数据采集设备其技术水平、技术方案、提供的功 能各不相同，具有显著的差异，这种差异也体现到采集的数据上，影响不同类 型、不同型号的观测数据的对比分析与研究。
地震和前兆传感器目前是获得地震数据观测比较有效的手段，虽然目前也 有一些实际应用，由于地震和前兆观测的物理量不一样，因此数据采集设备不 同。地震仪是天然地震观测的关键设备，目前己经有成熟的仪器在实际应用。 地震仪一般包括地震传感器，地震数据采集器两个独立的部分，前者用于将地 面振动转换为电信号，后者将电信号转换为数字信号。因此目前大多数的数字 化观测应用观测场合将地震传感器和数据采集器这两个相对独立的仪器组合配 套使用，以获得所需的观测数据。
与测震相似，前兆观测仪器一般也由传感器和数据采集单元组成,前兆传感 器将观测量转换为电信号,数据单元则与地震数据采集器功能相似，因此测震和 前兆的数据采集技术可以互通。
前兆观测的观测手段丰富，观测量内容比较多，因此传感器的种类繁多， 各类传感器的技术指标和输出的数据内容和格式都不尽相同，目前前兆观测缺
乏统一的数据采集平台，AD数据采集和存储通讯单元分开，导致前兆数据采集 的数字量采样和输出定义标准不统一，增加了数据应用的复杂性，给数据的交 换管理造成很大的困难。
目前成熟应用的地震传感器和数据采集器的功耗分别都大于1W，有的甚至在3 W以上。前兆观测仪器一般将AD数据采集和存储分开，采用标准工业
控制单板机作为数据存储控制，耗电大， 一般都在5W以上。以上数据采集仪
器的功耗很难满足对功耗要求比较苛刻的流动观测，尤其是根本不能满足海底 地震观测的低功耗的要求。
实用新型内容
本实用新型提供了一种通用地震数据采集记录装置，能够达到动态范围大、 零点漂移小、准确度高、频率特性极为稳定的目的，并支持大容量数据存贮功 能和网络通信功能，其设计功耗低，能满足测震、强震、以及大部分前兆测项 的观测要求，既可应用于固定台站观测，也可用于流动观测。
本实用新型所采用的技术方案如下
一种通用地震数据采集记录装置，其特征在于所述通用地震数据采集记录 装置包括
前置放大单元，用于连接地震传感器的信号输出端；
模数转换单元，连接前置放大单元，将经由前置放大单元的模拟电压信号 转换为数字信号；
数据处理及信号处理单元，包括一中央处理�？椋幽Ｊ坏ピ� GPS授时系统，连接所述数据处理及信号处理单元；以及 网络及串行通讯单元； 存储单元；
电源及外围接口电路。
具体的讲，所述前置放大单元为一匹配不同传感器输出信号的前置放大电路。
所述模数转换单元包括模拟数字转换芯片，该模数转换单元通过PLD接口
连接数据处理及信号处理单元。
所述GPS授时系统包括GPS授时模块和时钟电路。 所述网络及串行通讯单元包括网络接口、串口通信接口。 所述存储单元包括记录采集数据的SD存储卡、Flash存储器和/或移动同步
动态存储器。
所述电源及外围接口电路包括外接电源和电源转换控制模块，所述外接电 源和电源转换控制�？橥ü嘧槎懒⒌母衾隓C/DC变换器与该数据采集记录装置的模拟和数字电路相连。
所述通用地震数据采集记录装置包括一壳体，壳体上装设有显示屏、控制
按键和LED指示灯，所述显示屏、控制按键和LED显示灯通过串行显示�？�/LED/ 控键开关模块与数据处理及信号处理单元通讯连接。
所述壳体上设置有输入和数据输出端口，包括电源输入端口， GPS授时信号 输入端口、传感器信号输入端口、网络和串口通讯端口。
所述壳体上设置一用于更换存储单元的存储器活动顶盖。
该通用地震数据采集记录装置在设计中尽量使用CMOS器件；采用1.8V、 3V或5V单电源供电芯片；数字电路尽可能采用极低频率的工作时钟，并尽量 降低采集记录装置的无功功耗。保证其具备高精度数据采集、大容量数据存储、 快速数据访问控制等完整功能。数据采集和信号处理单元运行的硬件平台采用 ARM技术的中央处理单元，软件平台采用Linux嵌入式操作系统，软硬件平台 一致，方便为不同的传感器定制不同的应用软件和接口规范。极大的提高通用 数据采集设备对不同传感器输入信号和数据输出的接口规范兼容性。
该通用地震数据采集记录装置的体积�。亓壳幔屎嫌敫骼嗾穸觳饧� 前兆传感器有机集成设计成一体化、便携式数字观测仪器。采用统一接口集成 后的采集记录装置具有通用的数据传输和访问接口规范，利于数据共享。同时 该采集记录装置的功耗低，系统电池配置更经济，基于该采集记录装置可用于 集成可加速海底地震仪和精密可控人工震源振动检测装置的实用化研制。
本实用新型的有益效果在于，该通用地震数据采集记录装置能够达到动态 范围大、零点漂移小、准确度高、频率特性极为稳定的目的，并支持大容量数 据存贮功能和网络通信功能，其设计功耗低，能满足测震、强震、以及大部分 前兆测项的观测要求，既可应用于固定台站观测，也可用于流动观测。
图1是本实用新型具体实施方式
的框架示意图2是本实用新型具体实施方式
的外部结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，该通用地震数据采集记录装置包括
6前置放大单元，用于连接地震传感器的信号输出端；该前置放大单元为一
匹配不同传感器输出信号的前置放大电路。可以选择噪声小、抗干扰能力强的 运算放大器匹配不同传感器的输出信号幅度。
模数转换单元，采用24位A/D采集，具有高分辨力、大动态范围的模拟数
字转换器芯片以保证该采集记录装置的总体指标。该模数转换单元连接前置放
大单元，将经由前置放大单元的模拟电压信号转换为数字信号，然后通过PLD
接口传送连接至数据处理及信号处理单元。
数据处理及信号处理单元，包括一中央处理单元，该单元采用AT91RM9200
单片机，该中央处理单元连接模数转换单元；
GPS授时系统，包括GPS授时�？楹褪敝拥缏罚佑谥醒氪砟？椋桓枚� 立的授时单元能保证各个观测点时间同步精度
网络及串行通讯单元；包括网络接口、串口/422/485接口和串行LCD�？� /LED/控键开关接口，
存储单元；包括记录采集数据的SD存储卡、16M Nor Flash存储器和64MB Mobile SDRAM移动同歩动态存储器。
电源及外围接口电路，外接电源和电源转换控制�？橥ü嘧槎懒⒌母衾� DC/DC变换器与该数据采集记录装置的模拟和数字电路相连。
如图2所示，该通用地震数据地震传感器的信号包括一壳体，壳体上装设 有LCD显示屏21、控制按键22和LED指示灯23， LCD显示屏、控制按键和LED 显示灯通过串行显示�？�/LED/控键开关�？橛胧荽砑靶藕糯淼ピㄑ� 连接。壳体上设置有输入和数据输出端口，包括电源输入端口 28， GPS授时信 号输入端口26、传感器信号输入端口25、网络和串口通讯端口27。壳体端面上 设置一用于更换存储单元的存储器活动顶盖24。
权利要求1.一种通用地震数据采集记录装置，其特征在于所述通用地震数据采集记录装置包括前置放大单元，用于连接地震传感器的信号输出端；模数转换单元，连接前置放大单元，将经由前置放大单元的模拟电压信号转换为数字信号；数据处理及信号处理单元，包括一中央处理�？椋幽Ｊ坏ピ籊PS授时系统，连接所述数据处理及信号处理单元；以及网络及串行通讯单元；存储单元；电源及外围接口电路。
2. 根据权利要求1所述的通用地震数据采集记录装置，其特征在于所述前 置放大单元为一匹配不同传感器输出信号的前置放大电路。
3. 根据权利要求1所述的通用地震数据采集记录装置，其特征在于所述模 数转换单元包括模拟数字转换芯片，该模数转换单元通过PLD接口连接数据处 理及信号处理单元。
4. 根据权利要求1所述的通用地震数据采集记录装置，其特征在于所述GPS 授时系统包括GPS授时�？楹褪敝拥缏�。
5. 根据权利要求1所述的通用地震数据采集记录装置，其特征在于所述网 络及串行通讯单元包括网络接口、串口通信接口。
6. 根据权利要求l所述的通用地震数据采集记录装置，其特征在于所述存 储单元包括记录采集数据的SD存储卡、Flash存储器和/或移动同步动态存储器。
7. 根据权利要求l所述的通用地震数据采集记录装置，其特征在于所述电 源及外围接口电路包括外接电源和电源转换控制�？椋鐾饨拥缭春偷缭醋� 换控制模块通过多组独立的隔离DC/DC变换器与该数据采集记录装置的模拟和 数字电路相连。
8. 根据权利要求1所述的通用地震数据采集记录装置，其特征在于所述通 用地震数据采集记录装置包括一壳体，壳体上装设有显示屏、控制按键和LED 指示灯，所述显示屏、控制按键和LED显示灯通过串行显示�？�/LED/控键开关�？橛胧荽砑靶藕糯淼ピㄑ读印�
9. 根据权利要求8所述的通用地震数据采集记录装置，其特征在于所述壳 体上设置有输入和数据输出端口，包括电源输入端口， GPS授时信号输入端口、 传感器信号输入端口、网络和串口通讯端口。
10. 根据权利要求8所述的通用地震数据采集记录装置，其特征在于所述壳体上设置一用于更换存储单元的存储器活动顶盖。
专利摘要一种通用地震数据采集记录装置，包括前置放大单元，用于连接地震传感器的信号输出端；模数转换单元，连接前置放大单元，将经由前置放大单元的模拟电压信号转换为数字信号；数据处理及信号处理单元，包括一中央处理�？椋幽Ｊ坏ピ籊PS授时系统，连接所述数据处理及信号处理单元；以及网络及串行通讯单元；存储单元；电源及外围接口电路。该通用地震数据采集记录装置能够达到动态范围大、零点漂移小、准确度高、频率特性极为稳定的目的，并支持大容量数据存贮功能和网络通信功能，其设计功耗低，能满足测震、强震、以及大部分前兆测项的观测要求，既可应用于固定台站观测，也可用于流动观测。
文档编号G01V1/00GK201340457SQ20092000372
公开日2009年11月4日 申请日期2009年1月22日 优先权日2009年1月22日
发明者伟 于, 娄文宇, 庄灿涛, 妍 张, 彭朝勇, 杰 朱, 朱小毅, 江 李, 湛 林, 兵 薛, 阳 陈 申请人:北京港震机电技术有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
