地震微震信号采集系统研究与设计

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通常情况下大地震的产生是地下岩石层发生形变导致应力变化、积累和释放过程,在地下应力长期变化过程中常常会发生微震。因此采用微震监测技术对地下微小震动进行监测,长时间积累的微震监测数据就反应了长时间地下应力变化情况,对今后大地震灾害预报有着积极的意义。我国微震监测技术的研究起步晚,技术水平较为落后,目前国内使用的监测设备多数从国外引进。国外的监测采集设备价格昂贵且不具备通用性,不适合大量铺设。针对这些问题,本文设计了一套基于STM32的多通道地震微震信号采集系统。微震信号采集系统的硬件模块主要分为前段采集模块和主控模块两大部分,其中前段采集模块由地震勘探套片CS3301、CS5372以及CS5376芯片组合使用构成,地震计采集的信号通过CS3301进行放大处理,放大后的信号经过CS5372转换成数字信号,接着CS5376对数字信号进行滤波抽取并输出24位的数据到主控模块。主控模块由微处理器及其外围电路组成,其中微处理器选用STM32F429芯片,负责波形数据的采集、存储及发送等。外围电路包括SD卡存储电路、时钟电路、电源电路及以太网通信电路等。微震信号采集系统软件开发工作的核心是对CS5376进行初始化配置和STM32数据采集发送程序设计,其中初始化配置CS5376目的是为了系统的工作参数能够按照不同的实际现场需要进行实时改变。此外还需要进行SD卡存储模块及以太网通信模块软件开发,目的是为了STM32处理器能够保存信号数据并实时将信号发送给上位机处理分析。最后本文对研究设计的系统进行了搭建测试,首先通过波形发生器验证系统能否准确采集不同频率的信号,接着使用系统采集记录地震计拾取的信号数据,最后对采集的数据进行处理分析,分析结果表明该系统稳定性高,采集的数据准确可靠。
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