斩波稳零多路转换器的设计

多路转换器是地震数据采集系统重要组成部分,它位于形成滤波器和浮点增益放大器之间,其性能如何对系统的各项技术指标都有很大影响;因为BSO(Baisil Seismic Observation)系统要求动态范围大,精度高及零点漂移小等特点,给多路转换器的设计提出了更高的要求,为此,我们设计出了斩波稳零多路转换器。实践证明,在白家疃地震台几年的实记中是可靠的,达到了设计要求。     

DPSD技术在随钻电阻率测井中的应用

钻进时产生的强烈电磁干扰使传统的模拟相敏检波（APSD）方法无法准确获取随钻测井的电磁波信号。数字相敏检波（DPSD）利用高速浮点数字信号处理（DSP）和高速现场可编程门阵列（FPGA）芯片,分别处理所采集的测井信息的实部和虚部,改变了传统的计算方法,提高了运算速度和计算精度。采用可编程逻辑技术充分利用了测井信息,简化了控制逻辑,提高了时序控制精度和测量精度。讨论了新设计的数字相敏检波的原理、特点、电路实现以及实验数据分析。实验证明,该检波方法能有效利用测井信息,优化随钻测井系统。     

分布式地震数据采集器的高精度时间同步系统研制

为了解决分布式地震数据采集系统的同步授时问题,本文研制了一套高精度时间同步授时系统。该系统在通信过程中周期性地发送同步授时秒脉冲,并通过授时秒脉冲传输实现实时传输延时测量及时间校正,从而实现多通道高精度同步授时。基于此设计原理,采用高速硬件可编程器件研制了同步授时系统,并通过测试证实该系统在2 km通信距离时同步授时精度优于200 ns,表明该同步授时系统稳定、可靠并具有一定实用性。     

中国南极长城站地磁数据采集系统

CTM-302型三分量磁通门磁力仪配接的智能数据采集记录系统,于1987年开始在中国南极长城站地磁台投入使用。取得了全年完整、准确的数字记录。该系统以高速采集、高密度磁带记录数据、定时打印每分钟均值曲线,具有在恶劣条件下长期连续工作的能力。在动态范围、稳定度和可靠性等方面优于模拟记录系统,明显地改善了数据的质量。本文介绍了该系统的性能,并提出了一些改进设想。     

超声地震物理模型连续数据采集系统

介绍了超声地震物理模型实验数据连续采集系统．该系统将传统使用的间断采集方式改变为连续采集方法．实际应用表明．此系统具有可靠性高、实时性能好以及智能化程度高的特点．使用Windows98／2000连续采集应用程序模拟三维地震勘探实验只需要一个星期左右完成,将实验时间缩短了二十多天。     

浅层地震勘探数据拟同步采集时差分析与实践

理想的地震勘探数据采集,其硬件系统采用多道同步方式实现,保证多路信号的时间或相位一致性.理论时差分析表明,就地震信号的初至时刻来看,多路同步采集系统也存在系统误差.浅层地震勘探数据记录道数少,采用单个A/D模数转换器件通过逻辑系统控制实现少量地震道的多路循环分时采集,在满足采样定理所需采样频率和不增加地震信号初至系统误差的前提下,可以以较少的硬件成本实现浅层地震信号的有效采集,这种采集方式我们称之为有效拟同步采集;通过实践证明了其采集方式的有效性.     

多频电磁波传播测井信号测量系统

大量岩石物理实验研究证实地层的复电阻率频谱信息在储层评价方面具有广阔的应用前景,开展多频电阻率测井相关技术研究有利于相应岩石物理研究成果的落地推广.本文基于电磁波传播测井原理对多频电阻率测井的信号测量技术进行了研究.信号测量系统的核心单元为数字信号处理芯片DSP,配合高频VGA(可变增益放大器)芯片和数模转换器实现了高宽频带信号的可编程增益放大.为简化系统结构并降低硬件成本,利用直接频率合成器DDS、乘法器和低通滤波单元对测量信号在不损失信号幅度和相位信息的条件下进行了降频处理,降频后的信号频率固定为50 kHz,与测量信号无关.利用高精度模数转换芯片和FIFO缓存芯片,配合的DFT算法实现了两路高频信号相位和幅度的高速采集计算.由于检波信号频率固定且与测量信号频率无关,DFT算法得以简化以提升幅相分析效率.设计了幅度比和相位差已知的刻度电路对信号测量系统在250 kHz～8 MHz频带内的测量性能进行了测试,在测试频带内的相位差测量绝对误差低于0.3°,幅度比测量绝对误差小于0.6 dB.设计的多频电磁波传播测井信号测量系统具有稳定的测量精度,研究成果对于多频电磁波传播测井的工业化研...     

多路转换器的性能分析

多路转换器是地震数据采集系统重要组成部分,其性能如何会直接影响整个系统的各项技术指标,特别是采样开关之前的零漂问题对样品值的真实性尤为重要。本文简介了斩波稳零多路转换器原理,并重点对影响多路转换器技术性能的衰减特性、信道的绝缘特性、串扰特性、噪音特性以及开关速度进行了分析研究同时也给出了改善这些性能的简单措施。     

基于MaPInfo的中长期地震预测动态系统

“中长期地震预测动态系统”（MapDEP2000 for Windows)是以强震时－空概率增益综合预测模型与单项地震预测模型的预测效能评价方法为理论基础，以强大的数据为支持，集成桌面地图信息系统（MapInfo0的主要功能而研制完成的运行于Windows9x或以上环境下的地震综合预测系统。系统具有中长期单项预测方法的计算，异常提取，效能评价，概率增益统计，外推预测和概率增益综合预测等计算与各种输入／输出，图形显示等强大而实用的功能，为运用数据库和GIS实现多手段，多尺度，动态和交互的信息综合，进行地震预测提供了一套实用的系统和完整的解决方案，本文对该系统的科学依据，设计思想和主要功能进行了介绍。     

基于LVDS技术的CBCT系统高速数据采集的实现

本文介绍了一套CBCT高速数据采集和存储系统,它以平板探测器为数据源,利用LVDS技术,通过Camera Link接口标准,实现对CBCT系统海量数据的实时采集。然后,通过PCI Express总线和RAID技术,对图像数据进行传输和实时存储。该数据采集存储系统经过试验测试,能够实时无误地获取CT数据,证明其设计思路和实现方案是完全可行的。     

一种新型分量式钻孔应变仪数据采集单元的设计及应用

本文根据新一代RZB型分量式钻孔应变仪的信号特点,设计了一种新型数据采集器.本设计采用了基于32位ARM的工控核心板以及嵌入式Windows CE操作系统作为软硬件平台,集成了总线数字信号与多通道高精度模拟信号的数据记录单元,实现了分量式钻孔应变观测系统的数据采集、存储、传输以及远程监控.实际测试表明,本采集系统具有高分辨率、低功耗等特点,主要参数指标达到了新型RZB型分量式钻孔应变观测系统信号采集要求.实际台站应用表明,本系统具有较高的可靠性和稳定性,可满足实际台站观测要求.     

Effects of uncertain characteristic periods of ground motions on seismic vulnerabilities of a continuous track–bridge system of high-speed railway

The high-speed railway in China has to pass through the site surrounded by several known faults. Different earthquake mechanics of those faults and propagation paths cause different ground motions, including different peak ground accelerations (PGA), durations and characteristic periods, acting on the high-speed railway bridges. However, the previous seismic vulnerability analysis mainly aimed at the influence of PGA instead of characteristic periods on the seismic fragilities of bridge structure rather than track–bridge system. By taking a typical and common continuous bridge recommended in Chinese criterion as example, the effects of the uncertain characteristic periods of ground motions on the seismic responses and fragilities of track–bridge system were analyzed based on a numerical method. The results indicate that the probabilities exceeding any damage state of most components, including the bridge and track parts, increase with the characteristic period of ground motions. The uncertain characteristic periods of ground motions should be fully considered for the seismic design of track–bridge system, especially when the uncertain characteristic periods change around a small value. In the seismic vulnerability analysis, the uncertain of the designed characteristic period of ground motions should be developed by considering the different earthquake mechanics of several known faults surrounding the bridge site and the complex propagation paths of ground motion waves through different soils. Using a constant characteristic period of ground motions only considering the soil profile at the local site of bridge possibly leads to an unsafe result in the current criterion.     

谱强度SI和地震动峰值加速度PGA参数在高铁列车地震预警中的应用

为了降低没有破坏性的高频小震对高铁地震报警的干扰,引入谱强度SI参数作为报警参数,分析其在高铁地震报警中的适用性。研究发现低频振动对SI的影响比高频振动大,对于高铁线路附近的高频小震,SI参数能有效的排除,但对于破坏性不大的远震大震可能会引发报警,从而产生误报现象,影响高铁列车运行效率。为了降低SI在破坏性小的远震大震中的误报率,本文引入PGA与SI作为报警参数。最后给出了不同时速下基于PGA与SI联合报警的阈值供参考。     

用多通道AD分级采集扩展地震数据采集器的动态范围

地震数据采集是地震信号数字化必不可少的环节,动态范围是其一个重要的性能指标.实际地震信号的动态范围在160dB以上,而目前普遍使用的24位地震数据采集器动态范围相对较小且在50 Hz采样率时最大只达到135dB,致使24位地震数据采集器在实际使用中对小信号分辨率不够,不能有效提取地震信息;在大地震时又容易使数据采集器出现饱和限幅失真的现象而失去地震监测记录功能.本文针对在地震监测和地震研究中需要具有高分辨率和高动态范围的地震数据采集器这个亟待解决的问题,提出一种采用多通道AD转换器并行分级采集的方法,讨论了通道间失配及其标定.对研制实验样机的测试表明,其动态范围在50Hz采样时可以达到157dB以上,线性度优于0.005%.     

分布式光纤声波传感系统在近地表成像中的应用Ⅰ：主动源高频面波

近年来发展的新型地震观测系统--分布式光纤声波传感器(DAS,Distributed Acoustic Sensing)可以实现低成本高密度观测,有望提高浅层结构成像的精度以及分辨率.最近国内研发了一系列具有自主知识产权的DAS设备,为验证国产设备在浅层结构研究中的可行性以及应用效果,2018年7月我们开展了一次DAS观测实验.实验采集了50kg落锤震源激发的地震信号,并采用多道面波分析方法提取了8~20Hz频段的主动源Rayleigh波相速度频散曲线,得到了实验区浅层30m的S波速度结构.获得的主动源面波频散曲线与共址检波器的结果吻合,也与背景噪声提取的结果具有较好的一致性,表明国产设备的可靠性和DAS在浅层结构主动源面波成像研究中的可行性.     

岩石电磁辐射信号观测系统构建及检验

针对岩石电磁实验研究需要,构建专用岩石电磁辐射信号观测系统。铜板电容传感器的采用,将观测的频率带宽由固定点频拓宽至2.5 kHz—800 kHz的宽频带范围;PXIe-6368数据采集卡的应用,消除了PAC声发射仪的带通滤波和波形前端滤波功能对信号的影响,使观测系统可以记录到原始的EME信号。通过人工信号和岩石加载实验,对观测系统进行检验,发现:该观测系统可以采集2.5 kHz—800 kHz频带范围内0.1 mV以上EME信号,具有每通道最大2 M采样率、最多16通道同步采集功能。本套电磁辐射信号观测系统可以用来检测岩石加载过程中产生的EME信号,也可用于多种岩石物性参数的多通道同步采集。     

无人飞艇长导线源时域地空电磁勘探系统及其应用

以无人飞艇作为载体的时域地空电磁探测系统,具有高效、低成本、勘探深度大和空间分辨率高等优点.本文基于二维有限差分方法,分析了长导线源地空电磁响应的特征和变化规律、以及飞行高度的影响;在此基础上,采用32位Cortex-M3内核处理器,以全差分模拟前端压制电磁干扰,实现了24位低噪声多通道海量电磁数据的同步采样及存储,研制了一套可搭载于无人飞艇的时域电磁接收系统,并基于Wi-Fi Mesh无线多跳网络实现了地面远程监控.通过分析飞艇发动机的电磁噪声特点,采用独立分量分析法进行实测数据的噪声去除.研制的地空电磁接收系统使用无人飞艇搭载,在江苏省南通市如东县和内蒙古巴彦宝力格地区进行了电磁探测实验,地空电磁勘探结果与地面瞬变电磁和大地电磁方法进行了对比,证明了地空电磁探测方法的有效性.无人飞艇时域地空电磁探测系统的成功飞行实验,为在我国草原沙漠地区、海陆交互地带、沼泽地带、无人山区等特殊景观地区开展矿产资源、水资源、地质灾害等电磁探测提供了新方法和新思路.