多通道同步精密低頻地震記錄儀設計工作原理畢業(yè)論文

多通道同步精密低頻地震記錄儀設計工作原理畢業(yè)論文TOC\o"1-4"\h\z\u摘要 IAbstract II1前言 11.1本設計的目的與意義 11.2國內(nèi)外發(fā)展概況 21.3本設計的主要內(nèi)容 32多通道同步精密低頻地震記錄儀設計工作原理 42.1多通道同步精密低頻地震記錄儀設計原理 42.2多通道同步精密低頻地震記錄儀硬件系統(tǒng)框圖 42.2.1負荷統(tǒng)計表 52.2.2負荷計算 66結(jié)論 7參考文獻 8致謝 9附錄 101.1本設計的目的與意義2008年5月12日14點28分，四川省阿壩藏族自治州汶川縣發(fā)生8.0級地震，特大地震造成的慘重災情，舉世震驚！地震作為人類面臨的一種主要自然災害，最大的特點是它的突發(fā)性及破壞力。地震給人們的印象就是一場災難。沒有其他自然現(xiàn)象會像地震那樣大面積、短時間內(nèi)造成巨大的破壞。今天，在古代世界七大奇跡中，除了埃及的金字塔還殘存外，其余六大奇跡：巴比倫空中花園、阿波羅青銅巨像、土耳其卡里亞王陵、希臘月亮女神廟、宙斯雕像和埃及亞歷山大燈塔都已被地震徹底摧毀。嚴重的地震災害及其加速發(fā)展的震災形勢給社會公眾帶來了對防震減災強烈的社會需求。通過地震預報及在預報基礎上的震害防御和災后及時有效的應急救援，是實現(xiàn)地震減災的最基本途徑。但是，要準確地對地震發(fā)生的時間、地點和震級進行預報，目前還是無法實現(xiàn)的。因此，震后及時準確地檢測出地震的時間和地點，對減輕災難帶來的損失具有重大意義。以往的數(shù)據(jù)采集器大多通道數(shù)比較少或是比較固定，且有些難以實現(xiàn)同步數(shù)據(jù)采集，市場上比較多的產(chǎn)品都是一些高頻采集器，同時測試精度大多是80dB有時達不到測量要求，國內(nèi)主流的測試儀器的測試精度一般都在100dB以下。而本設計通道數(shù)比較多而且可以隨意增加或減少，選用多個24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，不僅能實現(xiàn)同步采集，而且測試精度達到120dB，同時，對于測試地震數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集器而言，本設計符合地震的低頻要求。本設計改進了現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集器的不足，同時本設計主要針對地震數(shù)據(jù)的采集進行設計開發(fā)，減少地震帶來的損失具有一定意義。對天然地震領域而言，天然地震記錄利用本設計實現(xiàn)多點集中監(jiān)測，利用其強大的功能，為實現(xiàn)完全無人值守提供可能，為天然地震連續(xù)不間斷監(jiān)測提供了方便。多通道同步精密低頻地震記錄儀由于硬件內(nèi)嵌高性能的計算機主板，可以實際多種通訊方式，保證數(shù)據(jù)實時可靠的傳輸，從而確保能夠拿到有效的地震數(shù)據(jù)。隨著地震勘探目標的越來越復雜化，地震勘探已經(jīng)從經(jīng)驗化、定性化的過程，發(fā)展到準確化、定量化。計算機及其相關技術的發(fā)展進一步為地震勘探的現(xiàn)代化提供了保證。本設計就地震數(shù)據(jù)采集方面的科學化設備進行了硬件設計，希望能對地震數(shù)據(jù)采集技術的發(fā)展起到促進作用。1.2國內(nèi)外發(fā)展概況（三級標題4號黑體，縮進兩格）1.2.1國外發(fā)展概況國外的數(shù)據(jù)采集技術早在上世紀八十年代就已基本成型，進口的多通道高精度數(shù)據(jù)采集已經(jīng)廣泛應用于工程測量，例如美國Kinemetrics公司生產(chǎn)的多通道采集器已經(jīng)在很多重大工程中應用。國內(nèi)的多通道數(shù)據(jù)采集起步較晚，現(xiàn)在國內(nèi)的一些多通道數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品一般只能采集24通道，通道數(shù)比較固定，數(shù)據(jù)存儲容量一般只有幾十MB，嚴重影響實際測量中的大數(shù)據(jù)量的存儲[1]。（文中應用其他文獻中的語句要按順序進行標識，并與文章后面的參考文獻一一對應）進口多通道數(shù)據(jù)采集設備價格特別昂貴，國內(nèi)現(xiàn)有的設備已經(jīng)滿足不了現(xiàn)有的測試要求。針對這種情況需要發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權的相關產(chǎn)品，來滿足國民經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。現(xiàn)代電子技術及計算機技術的發(fā)展為我們開發(fā)自主的多通道大容量采集器提供了條件。計算機硬盤可以達到幾十GB甚至上百GB的存儲空間，使得多通道數(shù)據(jù)采集器能夠?qū)崿F(xiàn)大存儲空間，利用嵌入式計算機主板管理多通道同步采集，使得“多通道”得以實現(xiàn)。1.2.2國內(nèi)發(fā)展概況近幾年，我國地震數(shù)據(jù)采集器行業(yè)發(fā)展迅速，國內(nèi)生產(chǎn)技術不斷提升。國內(nèi)企業(yè)為了獲得更大的投資收益，在生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品質(zhì)量上不斷提升。（四級標題小4號黑體，縮進兩格）多通道同步精密低頻多通道同步精密低頻地震記錄儀的強大功能，必將在一些工程測量中得到廣泛使用，提高我國的重大工程的自動化測試水平，將對我國的數(shù)據(jù)采集事業(yè)做出重要貢獻，具有非常大的技術效益、經(jīng)濟效益和社會效益。依托國際市場的定價和國內(nèi)的原材料、人力等成本優(yōu)勢，我國地震數(shù)據(jù)采集器產(chǎn)品投資價值極具吸引力。隨著生產(chǎn)技術的提升，地震數(shù)據(jù)采集器在工程中的應用越來越廣泛，成為近幾年的熱點產(chǎn)品。各種技術多通道同步精密低頻地震記錄儀應用了虛擬儀器設計技術、現(xiàn)代電子電路設計技術、信號濾波技術、抗干擾技術、過采樣與數(shù)字濾波技術、DSP設計技術、儀器儀表技術等技術。該儀器具有測試精度高、通訊靈活、軟件功能強、測量通道可擴充（最大63通道）等特點，通訊方式包含：RS232直接通訊、Modem通訊、RS232轉(zhuǎn)光接口利用光纖通訊、采用TCP/IP技術進行網(wǎng)絡通訊。因此，國內(nèi)外各項技術的發(fā)展都將推動該儀器的進步。1.3本設計的主要內(nèi)容多通道同步精密低頻地震記錄儀硬件設計是本設計的主題，該設計是高精度數(shù)據(jù)采集器的一種，它大量運用了虛擬儀器設計技術。虛擬儀器技術就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。靈活高效的軟件能幫助您創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標準的軟硬件平臺能滿足對同步和定時應用的需求。這就是虛擬儀器近30年來引領測試測量行業(yè)發(fā)展趨勢的原因所在。同時，工程測量中采用多通道進行測試能夠?qū)崿F(xiàn)集中測試，可以節(jié)約測試費用和減少參與的人員，這樣可以提高測試效率。利用嵌入式計算機主板管理，實現(xiàn)多通道同步采集。傳統(tǒng)的振動測試系統(tǒng)大多采用電子測量儀器，其特點是功能單一、專用、靈活性較差、大大的制約了振動測試的范圍。如今，正在流行著一種將虛擬儀器技術引到振動測試領域中的技術，將計算機技術和振動測試技術相結(jié)合，組建虛擬振動測試系統(tǒng)。實踐表明，虛擬振動測試儀器不僅功能強大、用途多樣，而且具有友好的用戶界面和簡化的圖形化編程方法，受到廣大用戶的普遍歡迎和高度重視，成為振動測試新的發(fā)展方向。同時隨著計算機技術一日千里的發(fā)展，用計算機進行數(shù)字化動靜態(tài)測試分析的理想已經(jīng)成為現(xiàn)實。其中的幾個關鍵技術現(xiàn)都已經(jīng)解決了。包括：計算機的精度和速度；模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度和速度；內(nèi)存及硬盤的存儲量和速度；計算機與AD芯片的價格也越來越低。這些技術的迅速發(fā)展及時地帶動了虛擬儀器技術的迅猛發(fā)展。國內(nèi)外已經(jīng)掀起虛擬儀器的熱潮。針對虛擬儀器技術本設計主要內(nèi)容包括：在標題下單獨列出的項目編號層次順序為1、（1）、1）、eq\o\ac(○,1)1，（1），1），eq\o\ac(○,11，（1），1），eq\o\ac(○,1)序號后不加標點符號（格式為五號宋體，首行縮進2字符）前置濾波電路的設計。模數(shù)轉(zhuǎn)換及串并轉(zhuǎn)換電路設計。DSP接口電路設計計算機接口電路設計

2多通道同步精密低頻地震記錄儀設計工作原理2.1多通道同步精密低頻地震記錄儀設計原理正文：是學位論文的主體，著重反映論文研究工作范疇，研究方法。在正文中應將調(diào)查、研究中所得的材料和數(shù)據(jù)進行加工整理和分析研究，提出論點，要突出創(chuàng)新。正文一般可包括以下幾個方面：1、研究內(nèi)容2、研究方法（實驗方法）3、結(jié)果4、討論正文要求論點正確，推理嚴謹，數(shù)據(jù)可靠，文字精練，條理分明。當發(fā)生地震時，大地將產(chǎn)生不超過50Hz的低頻機械振動信號，即地震波。為了定量檢測地震波，需要有專門的檢測儀器進行檢測。地震檢測需要利用振動傳感器，采集地震信息，振動傳感器將地震的振動信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，通過屏蔽電纜送給AD板，經(jīng)前置信號處理后送入24位Σ-△模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)流，通過移位寄存器實現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換保持，等待CPU讀取AD數(shù)據(jù)。上位DSP采集控制按照系統(tǒng)邏輯控制采集AD數(shù)據(jù)，DSP將采來的AD數(shù)據(jù)進行數(shù)字平滑濾波，送入FIFO中變成計算機所需的數(shù)據(jù)流，經(jīng)接口電路由嵌入式工業(yè)主板讀取，經(jīng)編排存入硬盤。計算機讀取FIFO中的數(shù)據(jù)進行實時顯示。多通道同步精密低頻地震記錄儀主要是利用虛擬儀器設計技術，利用現(xiàn)代計算機接口總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲。改設計主要應用于低頻信號測量，因此要求的采樣率不高，一般達到1000Hz就足夠了。一些領域測試信號幅值很小，當前最通用的測量手段儀器的分辨率只有80多dB，采用16bitsAD進行測量，測試精度達不到要求，測試精度達到100dB以上的儀器國內(nèi)還不是主流儀器，這里采用24bits模數(shù)轉(zhuǎn)換器，測試精度能夠達到120dB，完全滿足當前測試領域的測試要求。2.2多通道同步精密低頻地震記錄儀硬件系統(tǒng)框圖多通道同步精密低頻地震記錄儀設計采用工業(yè)用的PC104總線進行數(shù)據(jù)管理，利用接口電路板，采用多槽位ISA總線接口，實現(xiàn)多通道同步數(shù)據(jù)采集。電路設計按每個AD采集板9個數(shù)據(jù)采集通道設計，按地址分配實現(xiàn)同時能夠采集7塊AD板，這樣就可以進行63路同步進行采集，從而實現(xiàn)多通道同步數(shù)據(jù)采集。多通道同步精密低頻地震記錄儀硬件系統(tǒng)框圖，如圖2-1所示。圖的說明：流程圖、技術路線圖、原理圖等可以用畫圖工具繪制的需自行繪制，不能夠直接剪切他人論文中的圖片，要求圖的內(nèi)容清晰，箭頭指向流程明確，圖序及圖名置于圖的下方，圖上需要如圖所示的文字提示字樣。圖中的附注，要用英文小寫字母順序編號。文中所用單位一律采用1984年2月27日國務院發(fā)布的《中華人民共和國計量單位》，單位名稱和符號的書寫方式，可以采用國際通用符號，也可以用中文名稱，但全文應統(tǒng)一，不要兩種混用。文中圖和表中的變量使用斜體，常量和單位使用正體。日期和時刻采用全數(shù)字式寫法，如2003年3月8日寫成2003-03-08或20030308；時刻如16時15分30秒寫成16:15:30.計量和計數(shù)單位前的數(shù)字采用阿拉伯數(shù)字。多位阿拉伯數(shù)不能拆開換行。百分數(shù)范圍如20%～30%不能寫成20～30%，(85±2)%不能成85±2%；偏差范圍如(25±1)℃不能寫成25±1℃（圖中的字體與圖下的說明字體均為小五號，中文宋體，英文TimesNewRoman；居中排列，圖和圖序圖名必須在同一頁）（圖下說明文字的格式為：“圖章號-圖序號圖名”圖序號的編號從每一章第一幅圖開始順序用阿拉伯數(shù)字編號）圖2-1多通道同步精密低頻地震記錄儀硬件系統(tǒng)框圖3.1負荷統(tǒng)計表負荷統(tǒng)計如表3-1。表的說明：文中統(tǒng)一采用三線表類型，表序及表名置于表的上方，表上需要如表所示的文字提示字樣。表中的附注，要用英文小寫字母順序編號。（表中的字體與表上的說明字體均為小五號，中文宋體，英文TimesNewRoman；居中排列，表和表序表名必須在同一頁）（表上說明文字的格式為：“表章號-表序號表名”表序號的編號從每一章第一個表開始順序用阿拉伯數(shù)字編號）表3-1負荷統(tǒng)計表回路名稱回路序號用戶類型需用系數(shù)配電容量（kVA）供電回路線路長度（KM）備注安廣線1人民醫(yī)院居民用電洗浴中心850700600215二類安民線2農(nóng)田用電花園用電果園用電700500650116三類安中線3商業(yè)銀行郵局用電商貿(mào)中心650650700118三類安企線4采煤廠造紙廠其它用電1000700600120三類安平線5賓館商業(yè)用電0.80.6900850130三類3.2負荷計算文章提及的數(shù)學式、反應式等可另占一行，公式必須用公式編輯器生成，公式居中排列，并用阿拉伯數(shù)字連續(xù)編序號。序號加全角圓括號，格式為：（章號-序號），字體為：五號TimesNewRoman，序號靠右頂格排。一行表達一完需用2行或多行來表示時，并注意應嚴格區(qū)別容易混淆的各種字母、符號。（3-1）（3-2）（3-3）（3-4）6結(jié)論經(jīng)過半年多的設計，多通道同步精密低頻地震記錄儀的硬件已經(jīng)開發(fā)完成，從電路設計到pcb板制作，再到電路焊接以及最后的硬件調(diào)試，經(jīng)過試驗及方案選擇，到最終制作出成品，該設計基本完成了預期效果，能夠?qū)崿F(xiàn)震動數(shù)據(jù)的采集且儀器反應靈敏。該設計電路原理設計部分基本能夠完成所需功能，多通道控制良好，未出現(xiàn)過采集通道錯誤的現(xiàn)象。設計中調(diào)偏和調(diào)滿電位器提高了濾波放大的精度。模數(shù)轉(zhuǎn)換精度基本符合要求，高于16位，能夠達到17位左右。同時本設計選用PC104總線進行計算機通訊，但由于價格原因，本次設計的樣機采用ISA總線實現(xiàn)，因為PC104總線與ISA總線的原理一致，信號定義完全相同，因此該樣機可以滿足設計需要。由于初次對pcb進行制作，經(jīng)驗不足，在設計過程中，為了節(jié)省設計時間，設計DSP的復位電路時，采用了RC阻容復位，在快速開關機時容易出現(xiàn)復位不良的現(xiàn)象。以后在進行系統(tǒng)改進時，可選用一些專門的電源監(jiān)控管理和看門狗復位芯片，來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（參考文獻標題,字體：小二，黑體；段落：居中，段前：0.5行，段后：0.5行，單倍行距）參考文獻（中文參考文獻不少于20篇，外文文獻不少于5篇,不包括參考網(wǎng)頁）文獻是圖書時，其格式為：編號，作者，書名[M]，年份，版次（初版不寫），出版單位，地點，頁碼。（參考文正文,中文五號宋體、英文五號TimesNewRoman；段落：兩端對齊，項目編號懸掛縮進0.74厘米，單倍行距；參考文獻中標點用中文全角）孫超，李海濤.2008-2009年中國地震數(shù)據(jù)采集器市場深度調(diào)查及價格預測報告[J]，中國經(jīng)濟報告，2008:15-18.楊樂平，李海濤，肖凱，楊磊.虛擬儀器技術概論[M]，2003，電子工業(yè)出社，北京，P23-25.TMS320VC33DigitalSignalProcessor(Rev.E)，TexasInstrumentsIncorporated，F(xiàn)ebruary1999，P38-41.JTAG/MPSDEmulationTechnicalReference，TexasInstrumentsIncorporated，December1994，P45-47.[5]/DSP/search.php?keywords=DSP&search=1

（致謝標題,字體：小二，黑體；段落：居中，段前：0.5行，段后：0.5行，單倍行距；致謝兩字間空兩格）致謝致謝：對給予各類資助、指導和協(xié)助完成研究工作以及提供各種對論文工作有利條件的單位及個人表示感謝。致謝應實事求是。（致謝正文字體：中文五號宋體、英文五號TimesNewRoman；段落：兩端對齊，首行縮進2字符，單倍行距；文中標點用中文全角）伴隨著歷時半年的畢業(yè)設計的結(jié)束，我也即將告別我的大學生活。在本次設計中。

（附錄標題,字體：小二，黑體；段落：居中，段前：0.5行，段后：0.5行，單倍行距；附錄兩字間空兩格）附錄附錄正文超過一個附錄時：附錄按順序排列為“附錄1題目”、“附錄2題目”…附錄1DSP芯片TMS320VC33（附錄正文字體：中文五號宋體、英文五號TimesNewRoman；段落：兩端對齊，首行縮進2字符，單倍行距；文中標點用中文全角）高性能浮點DSP芯片TMS320VC33是TI公司推出的TMS320C3X系列新一代浮點DSP，它是在原來的TMS320C31浮點DSP的基礎上開發(fā)的一個價格更低的版本，該產(chǎn)品以高速、低功耗、低成本、易于開發(fā)為顯著特點。由于它采用了內(nèi)部1.8V、外部3.3V供電，因而功耗比原有型號降低了大約一個數(shù)量級，而且能支持高達150M/FLOPS的運行速度，是需浮點運算的便攜式產(chǎn)品應用場合中的一種理想的DSP器件。附錄2設計的實物圖其他未盡示意請參考東北農(nóng)業(yè)大學“關于做好2013屆本科學生畢業(yè)設計（論文）工作的通知”中的要求附圖其他未盡示意請參考東北農(nóng)業(yè)大學“關于做好2013屆本科學生畢業(yè)設計（論文）工作的通知”中的要求（附錄圖表中的字體與圖表下的說明字體均為小五號，中文宋體，英文TimesNewRoman；居中排列，圖表和圖表序圖表名必須在同一頁，格式為：“附圖圖序號圖名”或“附表表序號表名”）東北農(nóng)業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）任務書論文題目學院專業(yè)班級畢業(yè)論文（設計）的要求畢業(yè)論文（設計）的內(nèi)容與技術參數(shù)畢業(yè)論文（設計）工作計劃接受任務日期2011年11月4日要求完成日期2012年5月23日學生(簽名)指導教師(簽名)院長(簽名)年月日

東北農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）指導教師評語學生姓名所在班級論文題目指導教師評語：成績（滿分20分）：指導教師簽字年月日

東北農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）評閱人意見學生姓名所在班級論文題目評閱人評語：成績（滿分20分）：評閱人簽字：年月日

東北農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）答辯委員會意見答辯委員會評語：成績（滿分60分）：答辯委員會主席簽字：最終等級學院意見：院長（簽字或蓋章）：年月日

東北農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）評價指標