24位高精度工程数字地震仪器

1、应用背景

EDS24 工程数字强震仪由加速度计和EDS-24 数据记录器组成。EDS24是采用高精度、大动态24 位A/D 转换器，利用过采样及数字滤波技术，动态范围达到120dB，失真度≤0.001%。配上8G 以上的硬盘，可记录几千次地震。避免了磁带和固态存储记录次数有限的限制。时钟可利GPS 校准到1 毫秒。低功耗。配置不同的传感器，可对任何物理量的电信号进行测量。在振动测量、工程测量、大坝观测等方面有广泛应用前途，是最新一代的数据记录系统。

2、EDS24 工程数字强震仪原理

仪器包括加速度计和记录器两大部分。拾震器可配0.01Hz-100Hz 的位移、速度、加速度等传感器进行位移、速度、加速度的测量。记录器由前放、24位Σ-△调制的A/D 转换器、数字滤波器、FIFO、接口电路、PC-104 工控机、电子盘、硬盘组成。

由传感器来的电信号，经前放放大后送入24 位Σ-△调制器，转换成一符号位、23 位尾数的数据流，送入CS5322 数字滤波器进行数字滤波，按照给定的抽样率进行抽取，然后经串并变换按照一定时序送给FIFO，经接口电路由PC-104 工控机读取，按一定格式存入电子盘，存满后由计算机送给硬盘。最大可记录20G。

24 位Σ-△调制A/D 转换器采用过采样技术，把输入的模拟信号转换成1比特输出的高采样率、低分辨率的数字信号。数字滤波器的作用是把高采样率、低分辨率的信号抽取为奈奎斯特采样率输出的高分辨率信号，并且进行高切滤波、去假频信号得到所需的数字信号。串并变换使信号的24 位数据流按照给定的时序，依次送入FIFO 中变成计算机所需的数据流，经接口电路由PC-104 工控机读取，经编排存入电子盘。计算机读取FIFO 中的数据进行实时显示（延时16 秒）。当接收到触发信号时，显示器显示速度加快，把数据通过网口发送给服务器，同时数据存入电子盘作备份。

使用连续模式记录时：必需设置采样率、放大倍数。若记录大坝在特殊情况下的振动干扰情况（如发电机组的运行干扰，大坝泄洪等）, 采用62.5Hz采样率,可记录3 个月的干扰情况，采用125Hz 采样率可记录1.5 个月。使用触发模式记录时：必需设置采样率、放大倍数和触发参数(触发参数在触发单元上)。设置完毕，运行触发程序。

3、EDS24 工程数字强震仪特点
1) 采用高精度的24 位Σ - △ 调制A/D 转换器， 使动态范围达到120dB（125Hz 采样）。

2) 采用大规模门阵列，提高了仪器的集成度和可靠性。

3) 高精度的晶体振荡器确保日差≤±50 毫秒。

4) 利用工控机作为仪器主控板，使仪器控制软件灵活、方便。同时实现对硬盘的控制。

5) 由于使用大规模集成电路和低功耗的工控机及高效的电源器件，功耗六道在10W 以下（包括硬盘功耗）。

6) 设置看门狗以确保仪器不死机。

4、24位数字记录仪采集控制软件
24 位数字记录仪采集控制软件系统用于完成地震数据的采集记录和仪器的控制，软件系统有如下功能：运行日志记录、看门狗、数据采集同时画波形、100M 以太网络TCP/IP 通讯、WINDOWS下波形浏览等等。系统使用了大家十分熟悉的操作系统WINDOWS 的DOS 核心，它支持FAT32文件格式，对硬盘的分区大小理论上可支持几个TB 以上，一般市面上能够买到的如80G、120G 硬盘等都可以支持。考虑到无人监守、用户不十分了解仪器的情况，这套软件系统设计时尽量使操作简单，增大软件自动化的程度，界面大部分使用中文。12道数据画面：


大坝围堰爆破地震数据波形显示与处理软件界面

5、EDS24工程数字强震仪技术指标

1) 道数：六信号道、十二信号道

2) 增益：4 倍（12dB）、16 倍（24dB）

3) 频带：0.01Hz—100Hz

4) 采样率：62.5Hz 、 125HZz、 250HZz、

5) 失真度:≤0.001%

6) A/D转换器：24 位Σ-△调制A/D 转换器，一符号位、23 位尾数

7) 动态范围：125Hz 采样率以下，达到120dB

8) 功耗：记录≤10W （六道） 记录≤20W （十二道）

9) 时间精度：日差≤±50 毫秒 使用GPS 可校准到1 毫秒

10) 工作温度：0℃-45℃ 带硬盘时5℃-35 ℃ 硬盘加保温措施可工作于低温状态

11) 固态盘容量：16MB 可扩充到512MB 硬盘可带20G 以上

12) 控制单元：PC-104 工控机（工业级）

6、应用领域
振动测量
工程测量
大坝观测
天然地震观测