一种微震信号采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种微震信号采集装置，包括：壳体、以及设置在壳体内的前置放大器模块、低通滤波器模块、自动增益控制模块、A/D转换电路模块、控制模块和CAN通信模块；所述前置放大器模块的输入端与微震信号采集装置的输入端信号连接，所述CAN通信模块的输出端与微震信号采集装置的输出端信号连接。本实用新型专利技术通过增加自动增益控制模块，使得提高了动态范围、信噪比，抗干扰能力等方面的性能，同时降低了对高比特位A/D转换器的要求。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微震检测相关
，特别是一种微震信号采集装置。
技术介绍
微震监测是80年代发展起来的一项新的物探技术，社会上的很多领域都用该系统进行实时监测，如隧道、矿山、防偷渡、水电大现、石油钻井等多个领域。在国外，微震监测技术应用已经比较普遍。野外数据采集过程中能否消除干扰，高精度地采集到所需的有效信号是微震检测准确性的前提。在微震信号数据采集系统中，接收到的微震信号的动态变化范围往往很大。如传播衰减和微震强度等因素的影响，导致了微震采集系统输入端的信号存在很大的幅值差异。若微震信号采集系统不能随输入信号的幅度而做出相应的调整，将降低整个系统的分辨率，甚至采集不到有效的微震信号。同时在数据采集系统中，如何避免来自信号谐波分量和未经滤波的宽带噪声混叠，提高信号的信噪比和减小信号的失真度成了采集系统的关键问题。目前提高信号动态范围的主要有采用高位数的A/D采样芯片或者采用瞬时浮点放大器这两种方法。第一种方法不但价格昂贵而且输入动态范围也有限；而第二种方法由于瞬时浮点放大器和各种模拟电路的存在，会增加硬件电路的复杂度和信号失真度。为了避免来自信号谐波分量和未经滤波的宽带噪声混叠，一方面可以在ADC前设置一个衰减特性足够好的抗混叠滤波器，另一方面可以用远远高于奈奎斯特采样率的方法来简化ADC前模拟抗混叠滤波器的设计要求。然而，过度地改善抗混叠滤波器的性能会增加硬件的复杂度，同时会引起信号的畸变，提高采样率而不做相应的处理就进行传输会增加网络传输的负担，同时会加大数据处理的难度。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有技术存在的输入动态范围小、数据量大且精度不高的技术问题，提供一种微震信号采集装置。本技术提供一种微震信号采集装置，包括：壳体、以及设置在壳体内的前置放大器模块、低通滤波器模块、自动增益控制模块、A/D转换电路模块、控制模块和CAN通信模块；所述前置放大器模块的输出端与所述低通滤波器模块的输入端信号连接，所述低通滤波器的输出端与所述自动增益控制模块的输入端信号连接，所述自动增益控制模块的输出端与所述A/D转换电路模块的输入端信号连接，所述A/D转换电路模块的输出端与所述控制模块的输入端信号连接，所述控制模块的输出端分别与所述自动增益控制模块的控制端和所述CAN通信模块的输入端信号连接；所述前置放大器模块的输入端与微震信号采集装置的输入端信号连接，所述CAN通信模块的输出端与微震信号采集装置的输出端信号连接。进一步的，所述自动增益控制模块包括：程控放大电路模块、缓冲放大器模块、正向检波电路模块、窗口比较电路模块、逻辑控制模块、增益码生成模块；所述程控放大电路模块的输出端与所述缓冲放大器模块的输入端信号连接，所述缓冲放大器模块的输出端与所述正向检波电路模块的输入端信号连接，所述正向检波电路模块的输出端与所述窗口比较电路模块的输入端信号连接，所述窗口比较电路模块的输出端与所述逻辑控制模块的输入端信号连接，所述逻辑控制模块的输出端与所述增益码生成模块的输入端信号连接，所述增益码生成模块的输出端与所述程控放大电路模块的控制端信号连接；所述程控放大电路模块的输入端作为所述自动增益控制模块的输入端，所述缓冲放大器模块的输出端作为所述自动增益控制模块的输出端。进一步的，还包括电源管理模块和蓄电池组模块，所述控制模块的输出端还与所述电源管理模块的输入端信号连接，所述电源管理模块的输出端与所述蓄电池组模块的控制端信号连接。更进一步的，所述蓄电池组模块为锂电池组模块。更进一步的，所述控制模块为FPGA处理器。更进一步的，所述前置放大器模块包括仪表放大器、以及衰减滤波器，所述微震信号采集装置的输入端通过所述衰减滤波器与所述仪表放大器的输入端信号连接，所述仪表放大器的输出端与所述低通滤波器模块的输入端信号连接。更进一步的，所述低通滤波器为四阶的Butterworth低通滤波器。更进一步的，所述A/D转换电路模块包括：AD转换芯片以及差分驱动器，所述自动增益控制模块的输出端与所述差分驱动器的输入端信号连接，所述差分驱动器的两个输出端分别与所述AD转换芯片的两个模拟信号输入端信号连接，所述AD转换芯片的两个模拟信号输入端之间还并联一个降谐电容，且每个模拟信号输入端还分别与通过一个接地电容接地。本技术通过增加自动增益控制模块，使得提高了动态范围、信噪比，抗干扰能力等方面的性能，同时降低了对高比特位A/D转换器的要求。附图说明图1为本技术一种微震信号采集装置的原理图；图2为本技术的自动增益控制模块原理图；图3为本技术的前置放大器模块和低通滤波器模块电路图；图4为本技术的A/D转换电路模块电路图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细的说明。如图1所示为本技术一种微震信号采集装置的原理图，包括：壳体、以及设置在壳体内的前置放大器模块1、低通滤波器模块2、自动增益控制模块3、A/D转换电路模块4、控制模块5和CAN通信模块6；所述前置放大器模块1的输出端与所述低通滤波器模块2的输入端信号连接，所述低通滤波器2的输出端与所述自动增益控制模块3的输入端信号连接，所述自动增益控制模块3的输出端与所述A/D转换电路模块4的输入端信号连接，所述A/D转换电路模块4的输出端与所述控制模块5的输入端信号连接，所述控制模块5的输出端分别与所述自动增益控制模块3的控制端和所述CAN通信模块6的输入端信号连接；所述前置放大器模块1的输入端与微震信号采集装置的输入端信号连接，所述CAN通信模块6的输出端与微震信号采集装置的输出端信号连接。本技术通过前置放大器模块1接收微震传感器9的信号，并通过CAN通信模块6向上位机10输出经过处理的信号。本技术通过增加自动增益控制模块，使得提高了动态范围、信噪比，抗干扰能力等方面的性能，同时降低了对高比特位A/D转换器的要求。如图2所示，在其中一个实施例中，所述自动增益控制模块3包括：程控放大电路模块31、缓冲放大器模块32、正向检波电路模块33、窗口比较电路模块34、逻辑控制模块35、增益码生成模块36；所述程控放大电路模块31的输出端与所述缓冲放大器模块32的输入端信号连接，所述缓冲放大器模块32的输出端与所述正向检波电路模块33的输入端信号连接，所述正向检波电路模块33的输出端与所述窗口比较电路模块34的输入端信号连接，所述窗口比较电路模块34的输出端与所述逻辑控制模块35的输入端信号连接，所述逻辑控制模块35的输出端与所述增益码生成模块36的输入端信号连接，所述增益码生成模块36的输出端与所述程控放大电路模块31的控制端信号连接；所述程控放大电路模块31的输入端作为所述自动增益控制模块3的输入端，所述缓冲放大器模块32的输出端作为所述自动增益控制模块3的输出端。在系统工作过程中，所接收到的微震信号动态范围很大。一方面由于微震强弱的影响必然导致幅值的大小，另一方面，由于震源与传感器之间的距离的远近，也导致其幅度的变化。两方面的效应引起了信号具有较大的动态范围，所以采用自动增益控制模块3，能满足A/D转换的输入要求。自动增益控制模块3主要是根据输入信号的强弱来自动调整放大器增益，将信号调整到可接收、转换的幅度范围。窗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微震信号采集装置，其特征在于，包括：壳体、以及设置在壳体内的前置放大器模块、低通滤波器模块、自动增益控制模块、A/D转换电路模块、控制模块和CAN通信模块；所述前置放大器模块的输出端与所述低通滤波器模块的输入端信号连接，所述低通滤波器的输出端与所述自动增益控制模块的输入端信号连接，所述自动增益控制模块的输出端与所述A/D转换电路模块的输入端信号连接，所述A/D转换电路模块的输出端与所述控制模块的输入端信号连接，所述控制模块的输出端分别与所述自动增益控制模块的控制端和所述CAN通信模块的输入端信号连接；所述前置放大器模块的输入端与微震信号采集装置的输入端信号连接，所述CAN通信模块的输出端与微震信号采集装置的输出端信号连接。

【技术特征摘要】
1.一种微震信号采集装置，其特征在于，包括：壳体、以及设置在壳体内的前置放大器模块、低通滤波器模块、自动增益控制模块、A/D转换电路模块、控制模块和CAN通信模块；所述前置放大器模块的输出端与所述低通滤波器模块的输入端信号连接，所述低通滤波器的输出端与所述自动增益控制模块的输入端信号连接，所述自动增益控制模块的输出端与所述A/D转换电路模块的输入端信号连接，所述A/D转换电路模块的输出端与所述控制模块的输入端信号连接，所述控制模块的输出端分别与所述自动增益控制模块的控制端和所述CAN通信模块的输入端信号连接；所述前置放大器模块的输入端与微震信号采集装置的输入端信号连接，所述CAN通信模块的输出端与微震信号采集装置的输出端信号连接。2.根据权利要求1所述的微震信号采集装置，其特征在于，所述自动增益控制模块包括：程控放大电路模块、缓冲放大器模块、正向检波电路模块、窗口比较电路模块、逻辑控制模块、增益码生成模块；所述程控放大电路模块的输出端与所述缓冲放大器模块的输入端信号连接，所述缓冲放大器模块的输出端与所述正向检波电路模块的输入端信号连接，所述正向检波电路模块的输出端与所述窗口比较电路模块的输入端信号连接，所述窗口比较电路模块的输出端与所述逻辑控制模块的输入端信号连接，所述逻辑控制模块的输出端与所述增益码生成模块的输入端信号连接，所述增益码生成模块的输出端与所述程控放大电路模块的控制端信号连接；所述程控放大电路模...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊哲，宋桂军，李鹏，贺安民，刘志明，杨继元，王国富，张法全，叶金才，张海如，王尔林，高登云，杨新林，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，神华神东煤炭集团有限责任公司，桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：北京;11