微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集儀的研究.pdf

1、20世紀(jì)的30年代末，美國(guó)L.阿伯特及W.L.杜瓦爾發(fā)現(xiàn)微震（聲發(fā)射）現(xiàn)象，研究表明礦山動(dòng)力災(zāi)害，無(wú)論是煤礦，還是其它礦山，開(kāi)采過(guò)程中可能造成礦山的動(dòng)力災(zāi)害的主要因素有微破裂萌發(fā)、貫通、發(fā)展和斷裂等，這些是應(yīng)力場(chǎng)的擾動(dòng)誘發(fā)的，屬于失穩(wěn)的巖石破壞過(guò)程。礦山動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生前，會(huì)有一定的前兆，微震就是非常重要的預(yù)兆，微震監(jiān)測(cè)技術(shù)作為監(jiān)測(cè)礦山在開(kāi)采過(guò)程中所引發(fā)的動(dòng)力災(zāi)害的主要的一種方法，能夠做到有效地對(duì)礦山動(dòng)力災(zāi)害進(jìn)行預(yù)報(bào)。他的主要手段是利用微震

2、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)的區(qū)域周圍，布置一定個(gè)數(shù)的地震波傳感器（布置的密度要合理），組成傳感器三維幾何臺(tái)陣，當(dāng)發(fā)生微震在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，傳感器即可對(duì)信號(hào)拾取，并將這種物理量進(jìn)行電壓量的轉(zhuǎn)化，然后可以通過(guò)多點(diǎn)采集的同步數(shù)據(jù)，判斷各個(gè)傳感器對(duì)信號(hào)拾取的時(shí)間，與各個(gè)傳感器的坐標(biāo)和測(cè)得的波速一并帶入到方程來(lái)求解，就可以把發(fā)射源的時(shí)間和空間參數(shù)確定出來(lái)，以取得定位的目標(biāo)。
　　要實(shí)現(xiàn)微震定位的高精確性，非常重要的是微震信號(hào)的采集，本文所研究的主要

3、內(nèi)容就是微震監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，以STM32F407作為主控芯片，整個(gè)系統(tǒng)的具體工作為:首先采用高靈敏度的地震波傳感器拾取微震信號(hào)，并在前端的信號(hào)調(diào)理電路將采集的信號(hào)進(jìn)行一系列放大和濾波的處理，隨后送入信號(hào)到A/D轉(zhuǎn)換電路，采用精度較高的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過(guò)的微震信號(hào)送到FPGA進(jìn)行緩存、去噪等數(shù)據(jù)的處理，經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)通過(guò)SPI送到STM32F407中，最后由STM32F407控制數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)傳送到上位機(jī)

4、。整個(gè)系統(tǒng)在完成微震信號(hào)的采集傳輸工作方面，采用FPGA對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，提高了數(shù)據(jù)處理的速度和精度，并在FPGA中實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的小波閾值去噪，使去噪效果更好，信號(hào)采集的精確度進(jìn)一步提高，最后采集的數(shù)據(jù)采用基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)到上位機(jī)的傳送，可以實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳送。
　　最后，本文對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)做了試驗(yàn)測(cè)試和仿真，介紹了調(diào)試方法和部分波形的仿真，包括陷波電路、低通濾波電路的仿真圖和改進(jìn)的小波閾值去噪仿真圖，在論