多道轻便地震数据采集系统

1、多道轻便地震数据采集系统李颖罗维芳唱鹤鸣（长春科技大学信息科学与技术学院，长春130026）摘要详细介绍了 48道浅震仪数据采集系统的硬件组成及各部分的工作原理，并介绍 了浅震仪数据采集系统的基本软件流程及编制软件原理。关键词多路转换瞬时浮点放大a.方转换滤波中图分类号p631. 430引言地震数据采集系统是为了接收和记录地震波而专门设计的一种精密的电子仪器组合装置，它的性能好坏直接影响地震记录质量。随着地震勘探工作的迅速发展，地震勘探仪器在金属矿地震勘探工作和工程地质勘查中的作用也曰益显著，为此，国内外许多大学、公司、硏究单位都建立了工程地震勘探实 验室，对方法、仪器、应用和数据処理等进行了

2、广泛的研究。就地震勘探仪器而言，大部另 都是从国外引进的，如瑞典的mark6、日本的170f、美国的r24,这些仪器多用于浅层 地震勘探，工程地震勘测应用的范围有限，而且体积大、笨重、价值昂贵，不宜推广。本系统就是为了发展国内地震仪器，为金属矿地震勘探提供手段而硏制的一种轻偎 的数字化多功能地震仪。该系统包括山微机控制的数字地震仪和采集処理系统，可用于金 属矿地霆勘探、石油和煤田地霆勘探、工程勘探、v sp垂直地震剖面、p s测井，该仪器同 时还具备多种功能，可进行桩基的无损检测、岩土 r s测试、地面常时微动测试等，并能实 时処理数据，实时出图，及时提供岩土的基础资料。1系统硬件电路的设计系

3、统工作原理人工震源所产生的振动信号，通过大地形成的折射波、反射波、面波 等到迖检波器,并通过检波器被转换成模似的电信号,传递到前置放大器（包括放大器和 滤波器），进行固定增益的前置放大和各种必要的滤波（包括高通、低通、陷波等），再经过 可变增益的主放放大。经放大的信号又送到a转换器，并经ajs转换器进行量化转换 为相应的数字信号，由计算机读人内存，经变换后按规定的格式存人硬盘或软盘上，同时 在显示器上进行显示或在打印机上进行打印。存贮后的数据还可以进行処理分析，如频谱 分析、滤波等，以迖到预期的目的。第一作者简介李颖女32岁博士生仪器分析专业 收稿日期1998-01-14图1多道轻便地震仪数字

4、采集系统硬件框图由于接收到的地震信号中不伎fig i系统原理1框图如图1所 示，它是由计算机控制的数字 式浅震仪。包括以下几个部分 前置放大器，滤波器，多路转拔 开关，主放电路2，瞬吋浮点增 益调整电路3，a#转换器， 存贮器，屏幕显示，图形打印， 微机控制。前置放大电路包括放大电路和滤波电路。信号放大电路就是把从检波器接收到的微弱信号放大到 多路转换开关能够采样的电 平，并配合浮点增益放大器将 地震信号放大到aj5转换漭 的测量范围，同时提高信噪比。 另外，放大电路对输人信号进 行可选择的具有一定增益的线 性放大。本系统使用差动式放 大电路，即噪声抑制电路。滤波电路就是滤除有效信号中的干扰信

5、号，提高信噪比。the hardware block dugrain of multichannels light data含有效波，而且还含有许多"tacquisition systan of se wnograph h strun en (扰波，如面波、声波等，另外还有长线传输中存在的工频干扰,因此，滤波电路必须尽可能滤除可能存在的干扰信号。滤 波电路的主要器件是开关、滤波器。该滤波器的带通频率是软件可编程的。多路转换开关又称多路转换器。在分吋采集离散模拟信号的同时，又负责将各道输入 的离散信号依次连接到公用放大器上，因此，多路转换幵关是用来按选定的采样间隔切拶 模拟信号实现“多

6、路合一”任务的关键元件幵关是16选1模似电子开关，具有体积小、转 换速度快等优点。主放电路主放的全称是瞬时浮点放大器，其结构框图见图2。地震信号子样的放大 要由它來完成，它是一种瞬时可变的高增益放大器。它的作用可概括为:放大离散子样弁 实现增益数字化，扩大数字仪的记录动态范围，快速调整确定最佳增益值，高精度放大每 个子样。ajp转换器kjb转换器负责将经主放放大后的模拟子样进行量化和编码，形成运 合于数字処理的分离的二进制代码，便于计算机进行数据存贮和処理。系统与微机的接口电路由于本系统是高速采集系统，所以采用了自带ram的方图2瞬时浮点放大器框图fig 2 the block dbgram

7、of hstanlancous float prhtamplifier法来暂存地震数据。首先数据由a输出存人ram中，最后数据再由ram中读出并 通过缓冲送入微机内存中，本电路在aj&和ram中间加一个三态隔离器，ajf?输出时 起锁存作用。控制电路控制电路是系统中的“总管”，它负责叫通各个器件端口，并发送控制码至! 各放大电路及其它电路，起到微机与其它电路间的接口”作用。本系统控制电路包括:译 码电路和控制码发送电路。检测电路的设计检测电路包括放大器检测电路和爆炸信号检测电路。放大器检泖 电路的原理是系统内部产生一标准正弦波，输人到各放大电路，在各放大电路工作参数一 致的前提下检测放

8、大器输出的波形是否一致;爆炸信号检测电路用于接收并放大由锤击 或火药引起的触发信号,该信号送至aj&转挽器作为数据采集的同步信号。该电路分为两部分，一部分用于接收触发幵关产生的触发信号，另一部分用于接收火 药爆炸时形成的电压跳变信号，在逻辑关系上将两者放大输出相或”，无论哪一种触发信 号触发都能使与门输出“1”电平。系统主要特点该系统主要技术指标迖到同类型地震仪的国际先进水平，与国内外 同类型仪器相比体积小(30 onx20 cmx8 cm)，重量轻p kg)，携带方便，动态范围较大，其值可迖b2 db;频带范围宽，最低为i hz，最高为1 00() hz。滤波特性好;采用先进幵 关、

9、滤波器，可利用软件任选高、低切截止频率，滤波陡度高迖28 dbj倍频程;信噪比高。2系统软件电路设计数据采集系统软件主要是用来采集野外的地震波数据,将采集后的数据装人微机的 内存，直接在屛幕显示，然后存成数据文件，以便以后処理时用。本套系统软件采用下拉贫 汉化菜单，主菜单采用c语言编制，采集程序采用c语言调用汇编语言形式，充分利用了 高级语言和低级语言的特点，使采集软件界面清晰、操作灵活、功能完善、内容丰富，包括 反射波、折射波、面波処理，以及桩基检测波、常时微动信号的分析。数据采集流程见图3。开始|根据mim开辟一适当缓冲区buff图3数据采集系统软件流程图 figthe sof brail

10、 e dugrani of data acquis it ion system参考文献12 3唱鹤鸣编1地a勘探仪器基本原理i北京:地质出版社，1985数字地震仪编写组1数字地震仪集成电路基础1北京:石油工业出版社，1984 吴承佑，徐这心主编1新编世界集成电路大全1哈尔滨:黑龙江人民出版社，1984multichannelsl ighterdata-se hv1ograph coll ecting systeml i y ing(.changchun university ef science and technologgy, changchun 130026)abstract this paper introduces the hardware system of 48 channels m ultifuction seism ic data acquisition system，the princple ofwork, basic software technotogicalpro2 cess of the flow chart