專(zhuān)利名稱(chēng):地震前兆電磁波監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種采集記錄與地震有關(guān)的電磁波脈沖的儀器。
背景技術(shù):
國(guó)內(nèi)外很多地震例子和實(shí)驗(yàn)室都證實(shí)地震在孕育過(guò)程中都產(chǎn)生電磁波輻射,電磁波將會(huì)成為一種有希望的地震短臨預(yù)報(bào)手段之一。因此,記錄和分析超低頻的電磁波變化,可以了解地震孕育、發(fā)生的變化過(guò)程,從而進(jìn)行地震監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)。
目前,我國(guó)地震部門(mén)記錄電磁波的儀器有模擬記錄和數(shù)字記錄兩種,數(shù)字記錄的儀器也有幾種類(lèi)型,面向不同的研究單位需要。有些儀器把電磁波每一個(gè)波形的頻率和振幅都保存下來(lái),導(dǎo)致數(shù)據(jù)量非常龐大,儀器要涉及計(jì)算機(jī)、硬盤(pán)等外部設(shè)備,成本很高;有些儀器對(duì)低于某一界限的電磁波不保存,只保存超過(guò)界限的,從而減少數(shù)據(jù)量,但這種儀器仍必須以硬盤(pán)等存貯介質(zhì)為輔助,成本也較高;不少電磁波儀器沒(méi)有提供遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)的能力,不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng);也有一些儀器即使可以遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù),但必須依靠連接計(jì)算機(jī)才能完成,增加了傳輸通信的故障率;還有一些儀器輸入信號(hào)的放大倍數(shù)固定不變或隨意改變,這不利于不同環(huán)境下多臺(tái)儀器的資料進(jìn)行對(duì)比,降低資料分析利用。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服上述已有技術(shù)的不足之處,提供一種工作穩(wěn)定、故障少、容易安裝、操作簡(jiǎn)單、容易管理,便于分析處理的地震前兆電磁波監(jiān)測(cè)儀。而且,能夠具有遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)能力,以便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速傳遞。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的地震前兆電磁波監(jiān)測(cè)儀,包括有電磁波信號(hào)探頭,機(jī)殼,機(jī)殼上的按鈕、指示燈、顯示屏,及裝于機(jī)殼內(nèi)的控制電路,其中控制電路包括有常規(guī)的單片機(jī)控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘電路、鍵盤(pán)輸入電路、通訊控制電路、LED顯示電路,單片機(jī)控制電路是主控電路,由單片微型計(jì)算機(jī)芯片、存貯器、譯碼器、地址鎖存器及其外圍元件組成,其特征在于還設(shè)有過(guò)濾大于20赫茲頻率的數(shù)字濾波電路,電磁波信號(hào)探頭獲得的信號(hào)先輸入一級(jí)放大電路,再送入過(guò)濾大于20赫茲頻率的數(shù)字濾波電路,再經(jīng)二級(jí)放大電路放大,然后輸入模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路,再送入單片機(jī)控制電路,記錄的結(jié)果存入E2PROM存貯器。進(jìn)一步地,還設(shè)有計(jì)算機(jī)接口電路,通過(guò)單片機(jī)控制電路的串行接口電路輸出,連接臺(tái)式計(jì)算機(jī)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于大于20赫茲的頻率具有很好的濾波作用;保存脈沖在四個(gè)強(qiáng)度范圍的脈沖次數(shù)的方法既抓住了脈沖的特點(diǎn),又減輕了數(shù)據(jù)量;儀器具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、運(yùn)行連續(xù)率高、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn);具備了電話撥號(hào)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)調(diào)用功能,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化無(wú)人值守觀測(cè)。它是適合于在地方地震部門(mén)推廣使用的一種地震前兆監(jiān)測(cè)儀器。
圖1是本實(shí)用新型的外觀示意圖;圖2是本實(shí)用新型的電路框圖;圖3是本實(shí)用新型的電路原理圖;圖4是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
本電磁波監(jiān)測(cè)儀采用了先進(jìn)的電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通訊技術(shù)。儀器組成有單片機(jī)控制電路、放大電路、數(shù)字濾波電路、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路、實(shí)時(shí)鐘電路、鍵盤(pán)輸入電路、自動(dòng)復(fù)位電路、計(jì)算機(jī)接口電路、通訊控制電路、LED顯示電路。其中,單片機(jī)控制電路是儀器的主控電路,由單片微型計(jì)算機(jī)芯片、存貯器、譯碼器、地址鎖存器及其外圍元件組成。
單片機(jī)控制電路是儀器的核心,它由微機(jī)處理器CPU-78E52和E2PROM存貯器AT28C256及其他外圍元件組成,記錄結(jié)果被存貯于存貯器中,CPU負(fù)責(zé)處理脈沖分類(lèi)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)通訊、按鍵處理等功能。
一級(jí)和二級(jí)放大電路主要由專(zhuān)用的儀表測(cè)量放大芯片INA126P和LM32組成,設(shè)計(jì)了高精度、高穩(wěn)定性、低功耗、低漂移的雙端輸入放大電路,放大倍數(shù)8000倍。二級(jí)放大設(shè)計(jì)成1至9倍,用戶可通過(guò)儀器面板上的按鍵進(jìn)行設(shè)置。
濾波電路,為了濾0~20赫茲以外的干擾成分,采用美國(guó)MAXIM公司的八階開(kāi)關(guān)電容式數(shù)字濾波芯片MAX294和LM324組成,設(shè)計(jì)成一個(gè)拐點(diǎn)頻率靈活設(shè)定的高精度的高階低通濾波器。
模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路主要由4053和TLC549組成,將模擬電壓信號(hào)的大小轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。
實(shí)時(shí)鐘電路主要由美國(guó)DALLAS公司實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片組成,具有百年日歷,掉電后照常行走,保證時(shí)間日期的準(zhǔn)確性。
LED顯示電路由74HC595組成,六位LED顯示用于顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和日期時(shí)間。
鍵盤(pán)輸入電路由74HC245和74HC30組成,六個(gè)輸入按鍵完成查閱數(shù)據(jù)、設(shè)定時(shí)間和設(shè)定放大倍數(shù)等功能。
自動(dòng)復(fù)位電路,采用美國(guó)XICOR公司的μP監(jiān)控芯片,設(shè)計(jì)了一個(gè)集上電復(fù)位、電源監(jiān)控、WATCHDOS(看門(mén)狗)電路于一體的單片機(jī)監(jiān)控電路,能在程序失控下自動(dòng)喚醒CPU并重新進(jìn)入正常測(cè)量任務(wù)工作。
通訊控制電路,采用網(wǎng)絡(luò)連接控制器NETJET通訊控制卡,利用電話線可完成撥號(hào)、傳輸數(shù)據(jù)、掛機(jī)等功能。
穩(wěn)壓電源電路由整流、濾波和LM7806等組成,并接有干式6V免維護(hù)充電后備電池,保證電源穩(wěn)定持續(xù)。
計(jì)算機(jī)接口電路,通過(guò)單片機(jī)控制電路的串行接口電路輸出,連接臺(tái)式計(jì)算機(jī)。
工作原理及流程該儀器是一臺(tái)電磁波脈沖次數(shù)數(shù)字化記錄儀,記錄每小時(shí)小于20赫茲電磁波脈沖在四個(gè)強(qiáng)度范圍的脈沖次數(shù),每小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次結(jié)果。儀器的工作原理及流程是電磁波信號(hào)被探頭接收,探頭內(nèi)的線圈感應(yīng)產(chǎn)生微弱的電壓信號(hào),經(jīng)電纜從儀器的輸入口輸入。儀器以0.05秒的時(shí)間間隔接收信號(hào),信號(hào)經(jīng)一級(jí)放大8000倍之后,信號(hào)的幅度被大大提高,之后,信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器,把頻率大于20赫茲的信號(hào)剔除,保留20赫茲及以下頻率的信號(hào)。將這些信號(hào)再次放大,放大倍數(shù)為1至9倍,這時(shí)放大后的信號(hào)仍然是模擬量,經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后,得到了一個(gè)以數(shù)字表示的電壓幅度值。這個(gè)數(shù)值通過(guò)數(shù)據(jù)線送入CPU微處理器中,交給CPU進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和處理。CPU先判斷這個(gè)電壓幅度值,分別比較它與四個(gè)強(qiáng)度范圍(大于0伏、大于1.5伏、大于3伏、大于4.5伏)的大小,如果大于或等于某個(gè)強(qiáng)度范圍,就在CPU相應(yīng)的臨時(shí)統(tǒng)計(jì)單元,脈沖記錄次數(shù)增加一次。如此循環(huán)不斷地工作,一個(gè)一個(gè)地累加,當(dāng)滿一個(gè)小時(shí)之后,CPU把統(tǒng)計(jì)的結(jié)果放入E2PROM存貯器相應(yīng)的單元中保存,CPU的臨時(shí)統(tǒng)計(jì)單元清零,又開(kāi)始下一個(gè)小時(shí)的脈沖統(tǒng)計(jì)。這樣,就實(shí)現(xiàn)了記錄每個(gè)月里小于20赫茲電磁波每小時(shí)的脈沖在四個(gè)強(qiáng)度范圍的脈沖變化次數(shù)。由于存貯器把存放某日某一時(shí)間的單元設(shè)成是固定的,這樣,儀器會(huì)按時(shí)間順序每小時(shí)更新它所對(duì)應(yīng)的單元數(shù)據(jù),每月只更新一次,即某個(gè)月的數(shù)據(jù)將維持到下個(gè)月同一時(shí)間才被更新,所以數(shù)據(jù)在儀器內(nèi)可以保存一個(gè)月。
功能作用本實(shí)用新型的儀器在佛山市范圍內(nèi)共有8個(gè)地震前兆監(jiān)測(cè)站先后安裝了這種儀器,監(jiān)測(cè)站平時(shí)不用專(zhuān)人管理,實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守監(jiān)測(cè);設(shè)在市地震局的監(jiān)測(cè)中心通過(guò)電話線定期對(duì)8個(gè)監(jiān)測(cè)站接收數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)快速傳輸;運(yùn)用配套的計(jì)算機(jī)軟件可以對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理,非常快捷方便。經(jīng)專(zhuān)家確認(rèn),這儀器接收過(guò)一次與地震發(fā)生過(guò)程有關(guān)的電磁波變化信息,從而提前做好準(zhǔn)備措施。儀器的研制成功,大大提高了我市地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)能力,對(duì)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、減少地震對(duì)社會(huì)造成的損失、保障人民群眾財(cái)產(chǎn)生命安全,體現(xiàn)出巨大的社會(huì)效益。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是一是能有效的濾除大于20赫茲的頻率脈沖,保留20赫茲及以下的頻率;二是保存每小時(shí)小于20赫茲電磁波的脈沖在四個(gè)強(qiáng)度范圍的脈沖次數(shù);三是記錄結(jié)果在儀器內(nèi)可以保存一個(gè)月,不會(huì)因停電或搬遷而掉失;四是儀器內(nèi)保存的數(shù)據(jù)可以通過(guò)手工查閱、與計(jì)算機(jī)連接或通過(guò)電話線遠(yuǎn)程傳輸三種方式獲得;五是儀器輸入信號(hào)的放大倍數(shù)是數(shù)字化可調(diào)的,便于資料可對(duì)比性。這種儀器成本低、自動(dòng)化程度高、可以遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù),充分體現(xiàn)出簡(jiǎn)便、實(shí)用、先進(jìn)的特性,解決了地方地震部門(mén)開(kāi)展自動(dòng)化地震監(jiān)測(cè)、快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐?wèn)題,為提高地方地震部門(mén)監(jiān)測(cè)能力創(chuàng)造了條件。
權(quán)利要求1.地震前兆電磁波監(jiān)測(cè)儀,包括有電磁波信號(hào)探頭,機(jī)殼,機(jī)殼上的按鈕、指示燈、顯示屏,及裝于機(jī)殼內(nèi)的控制電路,其中控制電路包括有常規(guī)的單片機(jī)控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘電路、鍵盤(pán)輸入電路、通訊控制電路、LED顯示電路,單片機(jī)控制電路是主控電路,由單片微型計(jì)算機(jī)芯片、存貯器、譯碼器、地址鎖存器及其外圍元件組成,其特征在于還設(shè)有過(guò)濾大于20赫茲頻率的數(shù)字濾波電路,電磁波信號(hào)探頭獲得的信號(hào)先輸入一級(jí)放大電路,再送入過(guò)濾大于20赫茲頻率的數(shù)字濾波電路,再經(jīng)二級(jí)放大電路放大,然后輸入模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路,再送入單片機(jī)控制電路,記錄的結(jié)果存入E2PROM存貯器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁波監(jiān)測(cè)儀,其特征是還設(shè)有計(jì)算機(jī)接口電路,通過(guò)單片機(jī)控制電路的串行接口電路輸出,連接臺(tái)式計(jì)算機(jī)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及地震前兆電磁波監(jiān)測(cè)儀,包括有電磁波信號(hào)探頭,機(jī)殼,機(jī)殼上的按鈕、指示燈、顯示屏,及裝于機(jī)殼內(nèi)的控制電路,其中控制電路包括有常規(guī)的單片機(jī)控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘電路、鍵盤(pán)輸入電路、通訊控制電路、LED顯示電路,還設(shè)有過(guò)濾大于20赫茲頻率的數(shù)字濾波電路,電磁波信號(hào)探頭獲得的信號(hào)先輸入一級(jí)放大電路,再送入過(guò)濾大于20赫茲頻率的數(shù)字濾波電路,再經(jīng)二級(jí)放大電路放大,然后輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路,再送入單片機(jī)控制電路,記錄的結(jié)果存入E2PROM存貯器,具有成本低、自動(dòng)化程度高、可以遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù),簡(jiǎn)便、實(shí)用、先進(jìn)的特性,解決了地方地震部門(mén)開(kāi)展自動(dòng)化地震監(jiān)測(cè)、快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐?wèn)題。
文檔編號(hào)G01V1/18GK2786645SQ20042009597
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者廖華康, 劉慶東, 邱熙, 許勤, 司徒建彬 申請(qǐng)人:佛山市地震局