地震观测仪器维护

1、 垂直摆 水平摆 1、地震计基本原理、地震计基本原理 垂直摆水平摆 STS-2地震计 STS-2地震计 STS-2地震计 北京港震机电技术有限公司 采用经典的力平衡负反馈技术，传递函数稳定 北京港震机电技术有限公司 北京港震机电技术有限公司 ADuC812单片机 摆体零位检测 与控制系统 （仅在上电后和远程 激活时短时间工作） 10K 摆体零位 电压 控制调零 马达 摆体零位 电压输出 实现了简单安装，无需用户干预即可精确调零。 水平调整水平调整 输出插座输出插座 水平泡水平泡水平泡水平泡 锁摆螺钉锁摆螺钉 垂直方向为锁定状态 方位基准方位基准 方位基准方位基准 锁摆螺钉锁摆螺钉 数据采集、记

2、录、网络服务三大功能 EDAS - 24IP典型应用 流动地震观测 n利用Linux的文件系统，支持大容量存贮 一般台站观测 n远程管理 n实时数据传输/远程数据访问 n显示灯显示灯 n存储介质及电池盒存储介质及电池盒 n电源显示灯电源显示灯 n外接电源插座外接电源插座 nCOM1超级终端串口超级终端串口 nCOM2数据串口数据串口 n地震计插座地震计插座A （3通道）通道） n地震计插座地震计插座B （6通道）通道） nGPS天线插座天线插座 nLAN插座插座 1 显示灯 2 电池盒 3 电源灯 7 地震计A 8 地震计B 9 GPS 4 电源插座 5 超级终端 6 数据串口 10 网口 主

3、电路板主电路板 GPS 主电路板 DSP电路板 地震计接口板 B通道AD扩展板 A通道AD扩展板 电源控制板 v输入放大器直接连接到地震计的信号输出 v差分平衡输入：提高抗共模干扰能力 v低噪声 v转换输入信号变化范围，适合ADC输入 v多量程切换，使数据采集器有能力适合不 同地震计的信号输出幅度范围 （量程选择 5V /10V/20V ） 模拟数字转换（ ADC ） 数字模拟转换（ DAC ） DAC ADC 采样率选择： 采样定理：一个数字信号 序列能够表示的最大信号 频带宽度为该数字信号序 列采样率的一半。 主要由地震计的输出频带决定， 理论上越高越能反映真实值， 实际上受传输速率及存储

4、容量 约束。 地震计 频带 采样率 FBS-3 20s-20Hz 50Hz BBVS 40s-40Hz 100Hz 将模拟量转换为数字编码。常见的ADC有8位、12位、16位、24 位，它们具有不同的性能，位数越高越好。 北京港震机电技术有限公司 地震数据采集器 AD采样滤波 DSP信号处理 实时数据输出 地震数据服务器 1 嵌入式Linux操作系统 Redboot、内核、 BusyBox常用命令 Tinylogin用户管理、 agetty控制台、 其他定制的Linux命令域应用程序 2 wu-ftpd提供文件传输服务 3 telnetd提供网络远程服务； 4 apache提供WWW网络服务及

5、文 件下载 5 地震数据服务、记录程序； 6 客户数据服务网站。 命令转发 采样率变换与数字滤波器 DF6 2 DF5 10 DF4 10 DF3 10 DF2 16 DF1 8 DF5 2 DF4 10 DF3 10 DF2 16 DF1 8 DF5 2 DF4 5 DF3 10 DF2 16 DF1 8 DF5 2 DF4 2 DF3 10 DF2 16 DF1 8 DF4 2 DF3 10 DF2 16 DF1 8 DF4 2 DF3 5 DF2 16 DF1 8 DF4 2 DF3 2 DF2 16 DF1 8 输入 采样率 输出 采样率 256K 256K 256K 256K 256

6、K 256K 256K 500Hz 200Hz 100Hz 50Hz 20Hz 10Hz 1Hz 数字信号序列能够表示的最大信号频带宽度为该数字信号序列采样率的一半 在采样率变换之前需要用数字滤波器滤除多余频带的信号，以满足新采样率 对信号频带的要求 FIRFIR数字滤波器数字滤波器 通带波动0.08dB 阻带衰减 A通道所需的数据传输速率 + B通道所需的数据传输速率； 其中 A通道所需的数据传输速率 = SRA * 90 + 180； B通道所需的数据传输速率 = SRB * 90 + 180； A通道采样率(Hz) B通道采样率(Hz)可用的最小波特率(BPS) 10,20,50 480

7、0 100 9600 200 19200 500 57600 504800 5010,20,509600 10010,20,50,10019200 20010,20,50,100, 20038400 500200,500115200 1 电源指示灯 2 GPS工作状态灯 3 硬盘工作状态灯 4 网络端口工作指示灯 1 电源指示灯 WWW网页访问 1、基于Web的Java小程序设计； 2、使用数据服务程序提供的服务实 现同处理系统和数据采集器的交 互活动； 3、使用WWW服务器提供的功能实 现数据下载，操作简单； Count nV V 9 23 10 6 . 12 ）量程（ 转换因子 Count

8、 nV V 9 23 10 6 . 12 10 1907 ）（ EDAS-24IP 10V量程 1589nV/count=10 (V)/6291455(count) 20V量程 3179nV/count 5V量程 794nV/count EDAS-24L )()()()( )()()( )()()( . . txMtSztzRtzM tzRtSztyM txtytz M S M R ss s M X Z sH MXsSZsRZMZs 2 2 22 1 )( M为质量体 S为悬挂弹簧 R为阻尼 z(t)为输出，表示M相对 于地面的运动 三、传递函数三、传递函数 bass ks M S M R s

9、s s M sH 2 2 2 2 1 )( )()(tx dt d txv)()(ssXsX v )( 1 )()()()(sX s sHsXsHsZ v bass ks sH s sH v 2 )( 1 )( )()( 2 2 tx dt d txa)()( 2 sXssX a )( 1 )()()()( 2 sX s sHsXsHsZ a bass k sH s sH a 22 )( 1 )( bsas ks sH d 2 2 )( bsas ks sHv 2 )( bsas k sH a 2 )( 位移速度加速度 )()(tz dt d tzv )()(tx dt d txv )()(s

10、sXsX v )()(ssZsZv输出为： 输入为： bass ks ssX ssZ sX sZ sH v v 2 2 )( )( )( )( )( 传递函数为： 2 00 2 2 2 2 2 )( sDs ks bass ks sH b 0 b a D 2 阻尼： 自由振荡角频率： b T 2 0 自由振荡周期： )()()(1 )()( )( f21 21 sHsHsH sHsH sH 机械摆 Ha(s) 电磁力转换 G(牛顿/安培) 换能器 Hv2v(s) 地面运动 加速度输入 宽带速度 信号输出 +- + R C bass k sH a 2 )( sksH vvv )( 2 机械摆：

11、动圈换能器： 反馈电流： 反馈电流产生的加速度（M为摆体质量）： 1 )(sC R sVout M G sC R sVout 1 )( M G sC R sH f 1 )( )()()(1 )()( )( 2 2 sHsHsH sHsH sH fvva vva b MR G kkas M GC kks skk vv v )()1 ( 2 系统传递函数： 反馈后自振周期： 阻尼调整电阻：R b M GC kk T v 1 2 0 b MR G kkas M GC kks skk sH vv v vf )()1 ( )( 2 2 b 2 反馈前自振周期： 机械摆 Ha(s) 电磁力转换 G(牛顿/

12、安培) 换能器 Hd2v(s) 地面运动 加速度输入 宽带速度 信号输出 +- + 积分 Hi(s) R C Ri 摆体中心位置指示信号输出 11 )( i out sR sC R sV bass k sH a 2 )( dvd ksH)( 2 s sH i 1 )( 机械摆： 位移换能器： 积分器： 反馈电流： 反馈电流产生的加速度（M为摆体质量）： M G sR sC R sV i out 11 )( M G sR sC R sH i f 11 )( )()()(1 )()( )( 2 2 sHsHsH sHsH sH fvda vda ) 11 ()( 223 CR s RC sbsass GCkk M s GC M id 系统传递函数： CR s RC s s GC M sH i 11 )( 2 转换为相对于地面运动速度的传递函数： CR s RC s s GC M sH i vf 11 )( 2 2 反馈后自振周期： 阻尼调整电阻：R CRT i 2 0 机械摆 Ha(s) 电磁力转换 G(牛顿/安培) 换能器 Hd2v(s) 地面运动 加速度输入 加速度 信号输出 +- + R C bass k