地震是一種對全世界人民財(cái)產(chǎn)和生命有重大威脅的自然災(zāi)害，每年地震都會對國家造成嚴(yán)重?fù)p失。尤其是在海底發(fā)生的地震，除了地震直接造成房屋倒塌、火災(zāi)等破壞外，海底地震還容易引起海嘯造成更為嚴(yán)重的次生災(zāi)害。全球地震發(fā)生是十分頻繁的，幾乎每時(shí)每刻都會有地震發(fā)生。全世界每年發(fā)生6級以上地震至少百余次，為了實(shí)時(shí)監(jiān)測這些地震發(fā)生的信息，需要安放大量的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于大部分地震都發(fā)生在海底，而目前海底地震監(jiān)測設(shè)備布放數(shù)量十分有限，因此研制新型海底數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是有必要的。 近年來隨著現(xiàn)代的電子信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字檢波和數(shù)字存儲技術(shù)基本已取代了傳統(tǒng)的落后的模擬地震觀測方法。數(shù)字地震觀測的方法有更大動(dòng)態(tài)范圍、更高的分辨率，數(shù)據(jù)存儲處理也更方便。因此研發(fā)設(shè)計(jì)基于數(shù)字檢波技術(shù)的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)顯得更加重要。 通常，地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是如何有效的處理地震波信號。針對這些情況本課題設(shè)計(jì)了一套基于MEMS加速度計(jì)的海底地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。方案選取合適的MEMS三軸加速度計(jì)，采用TI公司內(nèi)部自帶可編程放大器（PGA）的24位Δ-Σ型AD作為信號放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。嵌入式處理平臺采用的是STM32F103平臺，使用大容量高速SD卡作為數(shù)據(jù)存儲器。數(shù)據(jù)采集單元通過串口把數(shù)據(jù)傳給PC。計(jì)算機(jī)端的上位機(jī)軟件采用C#開發(fā)，具有數(shù)據(jù)接收、顯示、繪圖、存儲、歷史數(shù)據(jù)分析等基本功能。同時(shí)上位機(jī)還能配置采集單元的采樣率和系統(tǒng)時(shí)間校準(zhǔn)功能。本課題需要完成的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)嵌入式數(shù)據(jù)采集存儲單元、完成上位機(jī)編寫、制定合適的通信協(xié)議。 本文前兩章介紹課題相關(guān)背景和MEMS加速度傳感器，接著敘述了系統(tǒng)整體方案。在后面分別詳細(xì)介紹了系統(tǒng)采集單元相關(guān)硬件設(shè)計(jì)，嵌入式軟件設(shè)計(jì)，上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試等內(nèi)容。在論文的結(jié)尾，總結(jié)了課題在設(shè)計(jì)調(diào)試中碰到的問題及存在的系統(tǒng)不完善之處。文章最后對本課題提出了一些有待改進(jìn)之處，為今后數(shù)字地震測量技術(shù)的發(fā)展研究提供參考。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：P716.83;TP274
【部分圖文】：

從而造成巨大能量的短時(shí)間釋放，形成地震。在這些斷層附近布放地震儀是監(jiān)聽地震的主要手段。然而，由于斷層有很大一部分被海洋覆蓋，在海底布放地震儀的困難是無法形成全球地震監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)的主要原因。圖1.1是我國國家級地震臺站分布圖，可以看出目前我國地震臺都分布在陸地上。圖 1.1 中國 148 個(gè)國家級地震臺站分布圖現(xiàn)代地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一般測量原理，是通過檢測震擺的位移、速度和加速度等參量，判斷不同類型的地震強(qiáng)度和震動(dòng)方式，這種方式靈敏度高，經(jīng)過近百年的檢驗(yàn)，被證明是記錄微弱地震波的最好方法。然而，如果此類正好布放在震中強(qiáng)源位置，劇烈的震動(dòng)將會導(dǎo)致震擺出格甚至損壞。海底地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于布放的高成本，一般選址在發(fā)生過強(qiáng)震的斷層位置，是典型的強(qiáng)震記錄儀器，因此用震擺式原理設(shè)計(jì)此類地震儀具有局限性�？捎涗洀�(qiáng)震，具有寬頻帶響應(yīng)、全數(shù)字記錄特點(diǎn)

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第 2 章 地震檢波器及其新技術(shù)傳統(tǒng)地震檢波器原理及特性地震檢波器是把傳輸?shù)降孛婊蛩械牡卣鸩ㄞD(zhuǎn)換成電信號的機(jī)電轉(zhuǎn)換野外地震數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵部件。從使用環(huán)境分有：陸上檢波器，沼澤檢波檢波器[8]。從工作原理分有：動(dòng)圈式檢波器包括常規(guī)檢波器和超級檢檢波器，數(shù)字檢波器。按輸出信號所跟蹤的物理量分有：速度檢波器加器，壓力檢波器。1 電動(dòng)式地震檢波器

圖 2.2 電動(dòng)式檢波器的固有振動(dòng)過阻尼狀態(tài)： /10D h ，兩個(gè)不相等的實(shí)根為：2 21.2 0 2r h h h (2-13)固有振動(dòng)電壓具有非周期性，且迅速衰減：()()2212htttVtecece (2-14)臨界阻尼狀態(tài)： /10D h ，兩個(gè)相等的實(shí)根為：1.2r h(2-15)固有振動(dòng)電壓處于周期振動(dòng)向非周期振動(dòng)過渡的狀態(tài)： 1 2htV e c c t (2-16)地震勘探的垂向分辨率：垂向分辨率的嚴(yán)格定義是：用地震的方法可以分辨地層的最小厚度。電動(dòng)式震檢波器通常工作的欠阻尼狀態(tài)，即固有振動(dòng)為衰減正弦，固有振動(dòng)的延遲時(shí)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2852067