专利名称：震动信号接收装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于精密可控震源观测系统观测设备，具体的涉及一种震动信号接收装置。
背景技术：
地震仪是天然地震观测的关键设备，目前已经有成熟的仪器在实际应用。地震仪一般包括地震计、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计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。
反馈地震计具有频带宽、动态范围大、线性好的特点，已经成为目前广泛使用的主流产品。按照地震计频带宽度可以分为甚宽频带地震计、宽频带地震
计和短周期地震计，其中根据精密控制人工震源的振动频率范围(3Hz—20Hz)属于短周期地震计的观测范围，为实现更好性能，目前所有的宽频带地震计和甚宽频带地震计都采用了反馈技术，许多短周期地震计也采用了反馈技术，自身噪声有效值小于10-8m/s。地震数据采集器是实现数字化地震观测的关键设备，近十年来，采用24位模拟数字转换器的数据采集器己经成为主流，数据采集器将地震计输出的模拟电压量转换成数字信号后，根据GPS授时时钟将地震波信号严格标注时间同步码标记，同时将数据存储在内部的存储单元，存储单元容量'般在2GB至30GB。采用反馈技术的通用地震计与24位地震数据釆集器相结合能够得到高质量的观测数据，观测系统的动态范围可达到120 dB以上。
目前成熟应用的地震计和数据采集器的功耗分别都大于1W，有的甚至在3W以上，而且由于精密可控人工震源系统正处于研制的初期阶段，大部分精密可控人工震源观测系统使用的试验观测设备都是基于天然地震观测的成熟产品，物探行业使用的传感器灵敏度低，天然地震观测仪器布设复杂度高且成本相对昂贵，不适合人工震源系统大规模如多达上千个观测点观测要求。
实用新型内容
本实用新型提供了一种传感器灵敏度高，成本低的震动信号接收装置，其能够适用于精密可控人工震源发生的高重复性和对低能量强度输出传输距离记录远的环境，以及观测点频繁变换的要求。
本实用新型所采用的技术方案如下
一种震动信号接收装置，其特征在于所述震动信号接收装置包括三分向惯性摆，用于感测外界惯性力；
位移换能器，连接三分向惯性摆将三分向惯性摆所感知的地面运动转换成电信号；
反馈网络及反馈线圈驱动电路，用于测定三分向惯性摆的反馈力并和位移换能器一起输出电压信号；
模数转换装置，将位移换能器的电信号转换为数字信号；数据记录及信号处理单元，连接模数转换装置，用于震动数据的采集和处理。
具体地讲，所述震动信号接收装置近一步包括GPS授时接收模块，所述GPS授时接收模块连接所述数据记录及信号处理单元。所述震动信号接收装置
进一步包括数据存储单元，所述数据存储单元连接所述数据记录及信号处
理单元。
所述震动信号接收装置进一步包括网络及串口通信单元，所述网络及串口通信单元连接所述数据记录及信号处理单元。
所述震动信号接收装置包括一外壳体，所述外壳体内固定设置三分向惯性摆、数据记录及信号处理装置和反馈电路。
所述外壳体上端部设置可插拔存储器。
所述外壳体的底部设置三组调平螺钉，其下部的外侧设置有通讯端口和GPS/电源端口。
所述外壳体的底端部设置方向标志。
该震动信号接收装置围绕着低功耗、低成本、便携型的设计目标，采用小型化机械式三分向惯性摆，该三分向惯性摆可附带必要的锁摆和自动调零机构。位移换能器及反馈网络可以通过建立计算机仿真模型，研究数字反馈系统的稳定性问题，找出稳定、可实现的反馈模型参数，采用位移换能和速度、加速度混合反馈技术使地震计获得稳定的传递函数及高性能指标。
模数转换装置可采用高分辨力、大动态范围模拟数字转换器芯片保证接收装置的总体指标。数据处理及信号处理单元的硬件平台可采用ARM技术的中央
处理单元，软件平台采用Linux嵌入式实时操作系统，二者配合完成震源观测数据采集、数据处理、记录、传输及监控等功能。GPS授时接收模块能保证各个观测点时间同步精度。该震动信号接收装置还可通过网络及串行通讯单元实现装苦的状态监控及输出观测数据，
该震动信号接收装置的优点在于传递函数稳定， 一致性好，有利于设计成一休化、便携式流动观测仪器；不需要使用模拟信号传输电缆，解决了模拟反馈地震计和数据采集器之间需要传送模拟信号而带来的信号衰减、噪声干扰、通道串扰等问题。其应用信号提取技术，提高微弱信号识别能力，改善位移换能器信噪比，从而降低系统噪声，提高地震计的分辨力。同时功耗低，体积小，軍暈轻，适合于人工震源观测系统大规模安装与架设。


图1是木实用新型具休实施方式的纟R成框架示意图；图2是本实用新型具体实施方式
的主体结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，该震动信号接收装置包括三分向惯性摆ll，用于感测外界惯性力；
位移换能器12，连接三分向惯性摆将三分向惯性摆所感知的地面运动转换成电信号；
反馈网络及反馈线圈驱动电路15，用于测定三分量惯性摆的反馈力并和位移换能器一起输出电压信号；
模数转换装置，具体采用24位ADC，将位移换能器的电信号转换为数字信
号
数据记录及信号处理单元，连接模数转换装置，用于震动数据的采集和处理。
GPS授时接收模块13，连接所述数据记录及信号处理单元。数据存储単元14，为8GB存储器，连接数据记录及信号处理单元。网络LAN及串口通信单元RS232，连接数据记录及信号处理单元。
电源及外围接口电路，实现模拟和数字电路部分的供电，可通过多组独立的l抬离DC/DC变换器实现。
如图2所示的结构，该震动信号接收装置包括一外壳体，外壳体内固定设置三分向惯性摆23、数据记录及信号处理装置29和反馈电路28。外壳体上端部设置可插拔存储器22和把手21。外壳体的底部设置三组调平螺钉26，其下部的外侧设置有通讯端口 24和GPS/电源端口 27，底端部设置方向标志25。
权利要求1.一种震动信号接收装置，其特征在于所述震动信号接收装置包括三分向惯性摆，用于感测外界惯性力；位移换能器，连接三分向惯性摆将三分向惯性摆所感知的地面运动转换成电信号；反馈网络及反馈线圈驱动电路，用于测定三分向惯性摆的反馈力并和位移换能器一起输出电压信号；模数转换装置，将位移换能器的电信号转换为数字信号；数据记录及信号处理单元，连接模数转换装置，用于震动数据的采集和处理。
2. 根据权利要求1所述的震动信号接收装置，其特征在于所述震动信号接 收装置进一步包括GPS授时接收模块，所述GPS授时接收模块连接所述数据记 录及信号处理单元。
3. 根据权利要求1所述的震动信号接收装置，其特征在于所述震动信号接 收装置进一歩包括数据存储单元，所述数据存储单元连接所述数据记录及信号 处理单元。
4. 根据权利要求1所述的震动信号接收装置，其特征在于所述震动信号接 收装置进一步包括网络及串口通信单元，所述网络及串口通信单元连接所述数 据记录及信号处理单元。
5. 根据权利要求l所述的震动信号接收装置，其特征在于所述震动信号接 收装置包括一外壳体，所述外壳体内固定设置三分向惯性摆、数据记录及信号 处理装置和反馈电路。
6. 根据权利要求5所述的震动信号接收装置，其特征在于所述外壳体上端 部设置可插拔存储器。
7. 根据权利要求1所述的震动信号接收装置，其特征在于所述外壳体的底 部设置三组调平螺钉，其下部的外侧设置有通讯端口和GPS/电源端口 。
8. 根据权利要求1所述的震动信号接收装置，其特征在于所述外壳体的底 端部设置方向标志。
专利摘要一种震动信号接收装置，包括三分向惯性摆，用于感测外界惯性力；位移换能器，连接三分向惯性摆将三分向惯性摆所感知的地面运动转换成电信号；反馈网络及反馈线圈驱动电路，用于测定三分向惯性摆的反馈力并和位移换能器一起输出电压信号；模数转换装置，将位移换能器的电信号转换为数字信号；数据记录及信号处理单元，连接模数转换装置，用于震动数据的采集和处理。本实用新型可适用于精密可控人工震源发生的高重复性和对低能量强度输出传输距离记录远的环境，以及观测点频繁变换的地震观测要求。
文档编号G01V1/18GK201368921SQ20092000372
公开日2009年12月23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, 湛 林, 兵 薛, 阳 陈 申请人:北京港震机电技术有限公司