多通道同步精密低频地震记录仪设计工作原理毕业论文.doc

多 的设计（页眉为论文题目，居中，小五号宋体，下加粗、细双线（粗线在上，宽3磅）多通道同步精密低频地震记录仪设计工作原理毕业论文摘 要IAbstractII1 前言11.1 本设计的目的与意义11.2 国内外发展概况21.3本设计的主要内容32多通道同步精密低频地震记录仪设计工作原理42.1多通道同步精密低频地震记录仪设计原理42.2多通道同步精密低频地震记录仪硬件系统框图42.2.1负荷统计表52.2.2负荷计算66结论7参考文献8致 谢9附 录10-页码为“ n”，页面底端，居中，小五号宋体；摘要、目录等文前部分的页码用罗马数字单独编排。多 的设计（页眉为论文题目，居中，小五号宋体，下加粗、细双线（粗线在上，宽3磅）1.1 本设计的目的与意义2008年5月12日14点28分，四川省阿坝藏族自治州汶川县发生8.0级地震，特大地震造成的惨重灾情，举世震惊！地震作为人类面临的一种主要自然灾害，最大的特点是它的突发性及破坏力。地震给人们的印象就是一场灾难。没有其他自然现象会像地震那样大面积、短时间内造成巨大的破坏。今天，在古代世界七大奇迹中，除了埃及的金字塔还残存外，其余六大奇迹：巴比伦空中花园、阿波罗青铜巨像、土耳其卡里亚王陵、希腊月亮女神庙、宙斯雕像和埃及亚历山大灯塔都已被地震彻底摧毁。严重的地震灾害及其加速发展的震灾形势给社会公众带来了对防震减灾强烈的社会需求。通过地震预报及在预报基础上的震害防御和灾后及时有效的应急救援，是实现地震减灾的最基本途径。但是，要准确地对地震发生的时间、地点和震级进行预报，目前还是无法实现的。因此，震后及时准确地检测出地震的时间和地点，对减轻灾难带来的损失具有重大意义。以往的数据采集器大多通道数比较少或是比较固定，且有些难以实现同步数据采集，市场上比较多的产品都是一些高频采集器，同时测试精度大多是80dB有时达不到测量要求，国内主流的测试仪器的测试精度一般都在100dB以下。而本设计通道数比较多而且可以随意增加或减少，选用多个24位模数转换器，不仅能实现同步采集，而且测试精度达到120dB，同时，对于测试地震数据的数据采集器而言，本设计符合地震的低频要求。本设计改进了现有数据采集器的不足，同时本设计主要针对地震数据的采集进行设计开发，减少地震带来的损失具有一定意义。对天然地震领域而言，天然地震记录利用本设计实现多点集中监测，利用其强大的功能，为实现完全无人值守提供可能，为天然地震连续不间断监测提供了方便。多通道同步精密低频地震记录仪由于硬件内嵌高性能的计算机主板，可以实际多种通讯方式，保证数据实时可靠的传输，从而确保能够拿到有效的地震数据。随着地震勘探目标的越来越复杂化，地震勘探已经从经验化、定性化的过程，发展到准确化、定量化。计算机及其相关技术的发展进一步为地震勘探的现代化提供了保证。本设计就地震数据采集方面的科学化设备进行了硬件设计，希望能对地震数据采集技术的发展起到促进作用。1.2 国内外发展概况（三级标题4号黑体，缩进两格）1.2.1 国外发展概况国外的数据采集技术早在上世纪八十年代就已基本成型，进口的多通道高精度数据采集已经广泛应用于工程测量，例如美国Kinemetrics公司生产的多通道采集器已经在很多重大工程中应用。国内的多通道数据采集起步较晚，现在国内的一些多通道数据采集产品一般只能采集24通道，通道数比较固定，数据存储容量一般只有几十MB，严重影响实际测量中的大数据量的存储1。（文中应用其他文献中的语句要按顺序进行标识，并与文章后面的参考文献一一对应）进口多通道数据采集设备价格特别昂贵，国内现有的设备已经满足不了现有的测试要求。针对这种情况需要发展具有自主知识产权的相关产品，来满足国民经济社会发展的需要。现代电子技术及计算机技术的发展为我们开发自主的多通道大容量采集器提供了条件。计算机硬盘可以达到几十GB甚至上百GB的存储空间，使得多通道数据采集器能够实现大存储空间，利用嵌入式计算机主板管理多通道同步采集，使得“多通道”得以实现。1.2.2 国内发展概况近几年，我国地震数据采集器行业发展迅速，国内生产技术不断提升。国内企业为了获得更大的投资收益，在生产规模和产品质量上不断提升。（四级标题小4号黑体，缩进两格） 多通道同步精密低频多通道同步精密低频地震记录仪的强大功能，必将在一些工程测量中得到广泛使用，提高我国的重大工程的自动化测试水平，将对我国的数据采集事业做出重要贡献，具有非常大的技术效益、经济效益和社会效益。依托国际市场的定价和国内的原材料、人力等成本优势，我国地震数据采集器产品投资价值极具吸引力。随着生产技术的提升，地震数据采集器在工程中的应用越来越广泛，成为近几年的热点产品。 各种技术多通道同步精密低频地震记录仪应用了虚拟仪器设计技术、现代电子电路设计技术、信号滤波技术、抗干扰技术、过采样与数字滤波技术、DSP设计技术、仪器仪表技术等技术。该仪器具有测试精度高、通讯灵活、软件功能强、测量通道可扩充（最大63通道）等特点，通讯方式包含：RS232直接通讯、Modem通讯、RS232转光接口利用光纤通讯、采用TCP/IP技术进行网络通讯。因此，国内外各项技术的发展都将推动该仪器的进步。1.3本设计的主要内容多通道同步精密低频地震记录仪硬件设计是本设计的主题，该设计是高精度数据采集器的一种，它大量运用了虚拟仪器设计技术。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这就是虚拟仪器近30年来引领测试测量行业发展趋势的原因所在。同时，工程测量中采用多通道进行测试能够实现集中测试，可以节约测试费用和减少参与的人员，这样可以提高测试效率。利用嵌入式计算机主板管理，实现多通道同步采集。传统的振动测试系统大多采用电子测量仪器，其特点是功能单一、专用、灵活性较差、大大的制约了振动测试的范围。如今，正在流行着一种将虚拟仪器技术引到振动测试领域中的技术，将计算机技术和振动测试技术相结合，组建虚拟振动测试系统。实践表明，虚拟振动测试仪器不仅功能强大、用途多样，而且具有友好的用户界面和简化的图形化编程方法，受到广大用户的普遍欢迎和高度重视，成为振动测试新的发展方向。同时随着计算机技术一日千里的发展，用计算机进行数字化动静态测试分析的理想已经成为现实。其中的几个关键技术现都已经解决了。包括：计算机的精度和速度；模数转换的精度和速度；内存及硬盘的存储量和速度；计算机与AD芯片的价格也越来越低。这些技术的迅速发展及时地带动了虚拟仪器技术的迅猛发展。国内外已经掀起虚拟仪器的热潮。针对虚拟仪器技术本设计主要内容包括：在标题下单独列出的项目编号层次顺序为1、（1）、1）、1，（1），1）， 序号后不加标点符号（格式为五号宋体，首行缩进2字符）1. 前置滤波电路的设计。2. 模数转换及串并转换电路设计。3. DSP接口电路设计4. 计算机接口电路设计2多通道同步精密低频地震记录仪设计工作原理2.1多通道同步精密低频地震记录仪设计原理正文：是学位论文的主体，着重反映论文研究工作范畴，研究方法。在正文中应将调查、研究中所得的材料和数据进行加工整理和分析研究，提出论点，要突出创新。正文一般可包括以下几个方面：1、研究内容2、研究方法（实验方法）3、结果4、讨论正文要求论点正确，推理严谨，数据可靠，文字精练，条理分明。当发生地震时，大地将产生不超过50Hz的低频机械振动信号，即地震波。为了定量检测地震波，需要有专门的检测仪器进行检测。地震检测需要利用振动传感器，采集地震信息，振动传感器将地震的振动信号转化为电压信号，通过屏蔽电缆送给AD板，经前置信号处理后送入24位-模数转换器，转换成串行数据流，通过移位寄存器实现串并转换保持，等待CPU读取AD数据。上位DSP采集控制按照系统逻辑控制采集AD数据，DSP将采来的AD数据进行数字平滑滤波，送入FIFO中变成计算机所需的数据流，经接口电路由嵌入式工业主板读取，经编排存入硬盘。计算机读取FIFO中的数据进行实时显示。多通道同步精密低频地震记录仪主要是利用虚拟仪器设计技术，利用现代计算机接口总线实现数据采集和数据存储。改设计主要应用于低频信号测量，因此要求的采样率不高，一般达到1000Hz就足够了。一些领域测试信号幅值很小，当前最通用的测量手段仪器的分辨率只有80多dB，采用16bitsAD进行测量，测试精度达不到要求，测试精度达到100dB以上的仪器国内还不是主流仪器，这里采用24bits模数转换器，测试精度能够达到120dB，完全满足当前测试领域的测试要求。2.2多通道同步精密低频地震记录仪硬件系统框图多通道同步精密低频地震记录仪设计采用工业用的PC104总线进行数据管理，利用接口电路板，采用多槽位ISA总线接口，实现多通道同步数据采集。电路设计按每个AD采集板9个数据采集通道设计，按地址分配实现同时能够采集7块AD板，这样就可以进行63路同步进行采集，从而实现多通道同步数据采集。多通道同步精密低频地震记录仪硬件系统框图，如图2-1所示。图的说明：流程图、技术路线图、原理图等可以用画图工具绘制的需自行绘制，不能够直接剪切他人论文中的图片，要求图的内容清晰，箭头指向流程明确，图序及图名置于图的下方，图上需要如图所示的文字提示字样。图中的附注，要用英文小写字母顺序编号。文中所用单位一律采用1984年2月27日国务院发布的中华人民共和国计量单位，单位名称和符号的书写方式，可以采用国际通用符号，也可以用中文名称，但全文应统一，不要两种混用。文中图和表中的变量使用斜体，常量和单位使用正体。日期和时刻采用全数字式写法，如2003年3月8日写成2003-03-08或20030308；时刻如16时15分30秒写成16:15:30.计量和计数单位前的数字采用阿拉伯数字。多位阿拉伯数不能拆开换行。百分数范围如20%30%不能写成2030%，(852)%不能成852%；偏差范围如(251)不能写成251（图中的字体与图下的说明字体均为小五号，中文宋体，英文Times New Roman；居中排列，图和图序图名必须在同一页）（图下说明文字的格式为：“图章号-图序号 图名”图序号的编号从每一章第一幅图开始顺序用阿拉伯数字编号）图2-1 多通道同步精密低频地震记录仪硬件系统框图3.1负荷统计表负荷统计如表3-1。表的说明：文中统一采用三线表类型，表序及表名置于表的上方，表上需要如表所示的文字提示字样。表中的附注，要用英文小写字母顺序编号。（表中的字体与表上的说明字体均为小五号，中文宋体，英文Times New Roman；居中排列，表和表序表名必须在同一页）（表上说明文字的格式为：“表章号-表序号 表名”表序号的编号从每一章第一个表开始顺序用阿拉伯数字编号）表3-1 负荷统计表回路名称回路序号用 户类 型需用系数配 电容 量（kVA）供电回路线 路长 度（KM）备 注安广线1人民医院居民用电洗浴中心850700600215二类安民线2农田用电花园用电果园用电700500650116三类安中线3商业银行邮局用电商贸中心650650700118三类安企线4采煤厂造纸厂其它用电1000700600120三类安平线5宾馆商业用电0.80.6900850130三类3.2负荷计算文章提及的数学式、反应式等可另占一行，公式必须用公式编辑器生成，公式居中排列，并用阿拉伯数字连续编序号。序号加全角圆括号，格式为：（章号-序号），字体为：五号Times New Roman，序号靠右顶格排。一行表达一完需用2行或多行来表示时，并注意应严格区别容易混淆的各种字母、符号。 （3-1） （3-2） （3-3） （3-4）- 9 -页码为“ n”，页面底端，居中，小五号宋体；正文以后的页码用阿拉伯数字编排。6结论经过半年多的设计，多通道同步精密低频地震记录仪的硬件已经开发完成，从电路设计到pcb板制作，再到电路焊接以及最后的硬件调试，经过试验及方案选择，到最终制作出成品，该设计基本完成了预期效果，能够实现震动数据的采集且仪器反应灵敏。该设计电路原理设计部分基本能够完成所需功能，多通道控制良好，未出现过采集通道错误的现象。设计中调偏和调满电位器提高了滤波放大的精度。模数转换精度基本符合要求，高于16位，能够达到17位左右。同时本设计选用PC104总线进行计算机通讯，但由于价格原因，本次设计的样机采用ISA总线实现，因为PC104总线与ISA总线的原理一致，信号定义完全相同，因此该样机可以满足设计需要。由于初次对pcb进行制作，经验不足，在设计过程中，为了节省设计时间，设计DSP的复位电路时，采用了RC阻容复位，在快速开关机时容易出现复位不良的现象。以后在进行系统改进时，可选用一些专门的电源监控管理和看门狗复位芯片，来提高系统的稳定性。（参考文献标题,字体：小二，黑体；段落：居中，段前：0.5行，段后：0.5行，单倍行距）参考文献参考文献：只列主要的及公开发表过的，按中文引用的顺序附于文末，参考文献的顺序按照文章中引用的顺序用阿拉伯数字顺序编号。（中文参考文献不少于20篇，外文文献不少于5篇,不包括参考网页）文献是期刊时，其格式为：编号，作者（外文姓列名前），文章题目名J，期刊名（外文可缩写），年份，卷号，期数，页码。（若期刊无卷号，则为：年份，期数，页码）。文献是图书时，其格式为：编号，作者，书名M，年份，版次（初版不写），出版单位，地点，页码。（参考文正文, 中文五号宋体、英文五号Times New Roman；段落：两端对齐，项目编号悬挂缩进0.74厘米，单倍行距；参考文献中标点用中文全角）1 孙超，李海涛.2008-2009年中国地震数据采集器市场深度调查及价格预测报告J，中国经济报告，2008:15-18.2 杨乐平，李海涛，肖凯，杨磊.虚拟仪器技术概论M，2003，电子工业出社，北京，P23-25.3 TMS320VC33 Digital Signal Processor (Rev. E)，Texas Instruments Incorporated， February 1999，P38-41.4 JTAG/MPSD Emulation Technical Reference，Texas Instruments Incorporated， December 1994，P45-47.5 /DSP/search.php?keywords=DSP&search=1（致谢标题,字体：小二，黑体；段落：居中，段前：0.5行，段后：0.5行，单倍行距；致谢两字间空两格）致 谢致谢：对给予各类资助、指导和协助完成研究工作以及提供各种对论文工作有利条件的单位及个人表示感谢。致谢应实事求是。（致谢正文字体：中文五号宋体、英文五号Times New Roman；段落：两端对齐，首行缩进2字符，单倍行距；文中标点用中文全角）伴随着历时半年的毕业设计的结束，我也即将告别我的大学生活。在本次设计中。（附录标题,字体：小二，黑体；段落：居中，段前：0.5行，段后：0.5行，单倍行距；附录两字间空两格）附 录附录正文超过一个附录时：附录按顺序排列为“附录1 题目”、“附录2 题目”附录1 DSP芯片TMS320VC33（附录正文字体：中文五号宋体、英文五号Times New Roman；段落：两端对齐，首行缩进2字符，单倍行距；文中标点用中文全角）高性能浮点DSP芯片TMS320VC33是TI公司推出的TMS320C3X系列新一代浮点DSP，它是在原来的TMS320C31浮点DSP的基础上开发的一个价格更低的版本，该产品以高速、低功耗、低成本、易于开发为显著特点。由于它采用了内部1.8V、外部3.3V供电，因而功耗比原有型号降低了大约一个数量级，而且能支持高达150 M / FLOPS的运行速度，是需浮点运算的便携式产品应用场合中的一种理想的DSP器件。附录2 设计的实物图其他未尽示意请参考东北农业大学“关于做好2013届本科学生毕业设计（论文）工作的通知”中的要求附图1 DSP数据采集板（附录图表中的字体与图表下的说明字体均为小五号，中文宋体，英文Times New Roman；居中排列，图表和图表序图表名必须在同一页，格式为：“附图 图序号 图名”或“附表 表序号 表名”）东北农业大学毕业设计（论文）任务书论文题目学院专业班级毕业论文（设计）的要求 毕业论文（设计）的内容与技术参数毕业论文（设计）工作计划接受任务日期 2011 年 11 月 4 日 要求完成日期 2012 年 5月 23日学 生 (签名) 指 导 教 师 (签名) 院 长 (签名) 年 月 日东北农业大学本科毕业设计（论文）指导教师评语学生姓名所在班级论文题目指导教师评语：成绩（满分20分）：指导教师签字 年 月 日东北农业大学本科毕业设计（论文）评阅人意见学生姓名所在班级论文题目评阅人评语：成绩（满分20分）：评阅人签字： 年 月 日东北农业大学本科毕业设计（论文）答辩委员会意见答辩委员会评语： 成绩（满分60分）： 答辩委员会主席签字：最终等级学院意见：院长（签字或盖章）： 年 月 日 东北农业大学本科毕业设计（论文）评价指标评 价 指 标选题质量选题符合专业培养目标、体现综合训练基本要求题目难易程度题目工作量理论意义或实际价值能力水平查阅文献资料能力综合应用知识能力研究方案的设计能力研究方法和手段的运用能力外文应用