地震数据采集器

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用套片方案研制24位地震数据采集器的优越性

用套片方案研制２４位地震数据采集器的优越性
王翠芳邵玉平宋澄
（国成都６０４中１０１四川省地震局水库地震研究所）
摘要由于早期推出的套片中没有最小相位滤波，国际国内研制地震数据采集器都采用了ＤＰ故Ｓ滤波抽取方案（称通用方案）简。随着电子技术日新月异的发展，条件采用Ｃｒｕｏｉ有ｉｓＬｇｃｒｇ公司推出的新一代套片Ｃ３０、Ｓ３１７、Ｓ３６设计地震数据采集器。该套片方案与通用方案相Ｓ３１Ｃ５７／２Ｃ５７Ａ比优点如下：用性能好，专电路简洁，步性能好，声低，波速度快，制周期短等。本文对由同噪滤研套片方案研制出的２位地震数据采集器及优点进行详细论述。４关键词地震数据采集器；用方案；片方案；片方案的优点通套套中图分类号：３５６Ｐ１．２文献标识码：Ａ文章编号：０３３４（０７０ —０９０１０ —２６２０）４０６－６
燮Ｈｓ５
前置信号涮理匹配
Ａ０Ａ１Ａ２ｌ
滤波盟ｌ＞ … Ｐ … 二数据打包
接口管理通信管理
图１地震数据采集器的通用方案
２４位地震数据采集器的套片方案为：Ｓ３ｌ十Ｃ５７Ｃ３ＯＳ３１＋Ｃ５７Ａ，图２Ｓ３６见。在该套片

地震数据采集器中△-∑AD转换器512kHz数据流的仿真

１１四阶插入网络式 △一∑转换器的原理．
Ｃ５７／２Ｓ３１＇是一个四阶 △一∑Ａ／Ｄ转换器，采用插人网络实现四阶模数转换。图１是具有４个积分器的插人网络式 △一∑ＡＤ转换器的模拟结构框图，图中 “』 ”代表模拟积分器，图中的网络是一个具有前馈系数为Ａ，Ａ，Ａ，Ａ，Ａ和反馈系数为Ｂ，Ｂ，Ｂ，４的复杂多路前馈反馈系统。△一∑Ａｏ１２３４ｌ２３Ｄ转换器的设计关键就是如何选择这些系数，在保证系统稳定的条件下获得最佳量化噪声成型，使基带内的量化噪声减至最小。图２是图１的等效离散信号流图。图２中的积分器采用１（一１／Ｚ）形式的数字积分器，并
Ｃ５７／２Ｓ３１７。该芯片产生字长为１ｂ速率为０ＣＫ＝．Ｍｚ４ｉｔ
５２ｋｚ的０１Ｈ、１串行数据流。此高速数据流必须经过一系列的滤波和抽取，才能得到地震观测所需的大动态地震波形数据，即定点字长为２ｉ４ｂｔ、采样率５０—５０ＳＳ的数据。所以 △一∑Ａ０ＰＤ转换器数据流仿真有重要作用。在２位地震数据采集器的研制中，符合地震观测需求的滤波器一般都要自行专门设计，滤波４器设计的正确与否关系到数据采集器研制的成败，因此如何验证滤波器设计的正确性显得尤为重要。在实际工作中遇到的最困难的问题是：滤波器设计在理论上符合规定指标，但是不知道实际应用的效果如何。我们经反复思考认为，如果能利用 △一∑ＡＤ转换器的工作原理，用软件来仿真出转换器的输出数据流，让其通过滤波器，将输出信号与原信号进行比较，就可以判断设计的滤波器是否正确。经此方法验

地震波形数据的处理和分析

地震波形数据的处理和分析1. 引言2. 数据采集3. 数据预处理- 数据格式转换- 数据降噪- 数据校正4. 数据分析- 时域分析- 频域分析- 时间-频率分析5. 结束语1. 引言地震是地球上的一种常见自然灾害，它可能造成巨大的生命和财产损失。

地震波形数据的处理和分析是了解地震活动和预测地震可能性的关键步骤。

本文旨在介绍地震波形数据的处理和分析方法，帮助科研工作者更好地利用这些数据来研究地震活动和预测地震可能性。

2. 数据采集地震波形数据的采集通常使用地震仪。

地震仪通常由三个基本部分组成：传感器、记录器和电源。

传感器用于测量地震波，将其转换为电信号。

记录器接收来自传感器的信号，并将其记录在磁带、磁盘或计算机存储器中。

电源用于提供记录器和传感器所需的电力。

3. 数据预处理处理地震波形数据的首要任务是对其进行预处理。

地震数据预处理可以分为数据格式转换、数据降噪和数据校正三个部分。

- 数据格式转换地震数据采集器通常会以其自己的格式存储数据。

因此，在使用数据之前，必须将其转换为统一的格式。

这通常需要使用专业软件或自己编写的代码来完成。

- 数据降噪地震波形数据通常包含许多各种各样的噪声，并可能出现一些异常值或目标外的信号。

因此，需要降低噪音，以使信号更加清晰。

常用的降噪方法有滤波、去除基线漂移等。

- 数据校正校正是指将原始地震波形数据转换为标准的地震量，例如位移、速度或加速度。

地震波形数据的校正可通过对地震仪的灵敏度和响应函数进行测量来完成。

4. 数据分析地震波形数据的分析涉及到时间域分析、频域分析和时间-频率分析。

- 时域分析时域分析是分析地震波形数据的时间特性。

时域分析方法通常包括峰值、振幅、半周期等。

- 频域分析频域分析是分析地震波形数据的频率特性。

这可以通过将波形数据转换为频谱来实现。

最常用的频域分析方法是傅里叶变换。

- 时间-频率分析在许多情况下，需要分析地震波形数据的时间和频率特性。

这可以通过使用小波分析完成。

水库大坝地震监测系统(三)多通道大容量同步数据采集器

测已经由专业的地震学研究逐步扩展到防灾减灾、城市地震动强度（度）报、市及重大工程强震烈速城预警、工程结构健康诊断等领域，推动了强震观测仪器研制、强震观测台网建设、强震观测和数据处理技术以及理论研究的不断深人。
该多通道数据采集器具备三通道强震记录器的所有功能，而且单台最大通道数可以达到６。使４个用该数据采集器建设结构台阵，不仅能够最大程度地降低结构台阵仪器费用，同时也实现了集中通
信和集中监控。
关键词：大坝；地震监测系统；据采集；数多通道；同步；触发存储；实时时钟
交的只是报警时刻、发文件名称、触数据文件等相关信息，脱离台网中心软件的管理也能独立工作。在一定强度的地震发生后，该强震记录器将传感器检测到的模拟震动信号进行幅值调理和滤波处理，转换为数字化的电压信号，且自动形成触发记并录，由仪器内部存储介质保存，然后自动通过通信线路向设备管理中心发出地震报警信号。一般情况
准通信协议，能够自由地与多通道记录器、三通道强震记录器组网。其主要技术指标如下：
１功能要求
多通道大容量同步数据采集器（简称多通道采
集器）多通道强震记录器，即是进行大型结构台阵观
测的重要仪器，它与常用的三通道强震记录器相比，不仅采集通道数多（多可达６最４个）最重要的是方，

M95系列EEPROM在地震前兆数据采集器中的应用

文献标识码：Ａ
Ｍ９５系列ＥＰＯＭ在地震前兆ＥＲ数据采集器中的应用
杨峰，李晓东
（．中国科学技术大学，１安徽合肥２０２２３０６；．新疆维吾尔自治区地震局，新疆乌鲁木齐８０１）３０１
摘要：结合地震前兆数据采集器实际研发工作，采用了意法半导体公司的Ｍ９２６详细分析了Ｍ９５５，５
使用嵌入式操作系统，在这些新型设备中使用非易失性存储设备来替代ＲＭ存储实时观测数Ａ
据，无论在电路设计还是程序开发上较之以前的设计方案都会变得相对简洁得多。目前用于工业级嵌入式系统的非易失性存储设备一般为ＦａｈＭｅｒ、ＥＲＭ或ｌｓｍｏＥＰＯｙＦＡＲＭ。Ｆａｈ存储器价格低廉，量大，Ｆａｈ以页和块为单位进行擦除操作，页块大小ｌｓ容但ｌｓ且至少在数百字节以上，一特性不利于实时数据的写入；ＲＭ中文名称为铁电存储器，一这ＦＡ是种新型存储设备，Ｆａｈ和ＥＰＯ采用浮动栅技术不同，ＲＭ利用铁电晶体的铁电效应与ｌｓＥＲＭＦＡ来存储数据，目前所有的ＦＡＲＭ产品均由Ｒｍｔｎ公司制造或授权，读写速度快，写次ａｒｏ其擦数不受限制，在性能上具备一切存储器的几乎全部优点，由于价格相对高昂，利于降低仪但不

24位地震数据采集器中的数据处理

图 1 24位地震数据采集器的数据处理流程图
125、200、250、500 SPS。本文把采样率为 500、250、125简称 500采样系列 ; 采样率为 200、100、50简称 200 采样系列。下面对两系列四阶段的数据处理详细介绍。
3 收稿日期 : 2006210219。
1 A /D 采样后的 512KSPS数据流
关键词 24位地震数据采集器 ; 512K数据流 ; DSP滤波 ; COUNT值中图分类号 P315. 73 文献标识码 A
引言
地震计将感应到的地面运动信号转换成电压值输出给数据采集器 , 采集器将模拟电压信号进行滤波放大 , 再进行 A /D 转换成 512KSPS的 1位数据码流 , 该码流经 DSP的两段滤波后就得到了我们熟悉的地震波形的
第 5期 (总第 341期 ) 2007年 5月
国际地震动态 Recent Developments in World Seismology
No. 5 ( Serial No1341) M ay, 2007
24位地震数据采集器中的数据处理 3
王翠芳邵玉平宋澄
(四川省地震局水库地震研究所 , 成都 610041)
第 5期王翠芳等 : 24位地震数据采集器中的数据处理
35
率时每秒输出 512 KSPS的 1 位码流。这里采用的是 512 KSPS速率 , 虽然 0 或 1 一位码不能直接表示抽样值的大小 , 但可以表示相邻抽样值的变化规律 , 1 代表上升一个增量 Δ, 0 代表下降一个增量 Δ。CS5372 定义无输入信号时 512KSPS 码流中 1 码和 0 码的密度为 50% , 则 1秒内 512K码流中 1码和 0 码的和为 0, 即输入信号为 0; CS5372 定义正全量程时 1码的比例为 86% , 0码的比例为 14% , 则 1秒内 512K码流中 1码和 0码的和为 72% , 对应于最大的模拟输入 + 10V; CS5372定义负的全量程时 1码的比例为 14% , 0码的比例为 86% , 则 1秒内 512K 码流中 1码和 0码的和为 - 72% , 对应于采集器的最小输入 - 10V。

仪器主要性能指标

仪器主要性能指标EDAS-3M地震数据采集器主要性能指标：数据采集通道数：3信号输入形式：双端平衡差分输入输入信号满度值：±4.5V输入放大器放大倍数：1、4、16、64可调A/D转换：16位动态范围：90dB数字滤波器：FIR数字滤波器，包括线性相移和最小相移通带范围：0 ~ 20Hz，0 ~ 40 Hz，0 ~ 50 Hz，0 ~ 70 Hz输出采样率：50 Hz，100 Hz，200 Hz零点补偿范围：A/D转换之前±0.45V零点补偿精度：2LSB零点补偿形式：自动授时方式：GPS接收机授时精度：微妙级定位精度：20m数据存贮：8MB Flash 存贮器事件触发：STA/LTA，可设置检测通道定时触发（10个定时器）输出接口：两个全双工串行口异步方式通信速率：COM1: 4800 BPS、9600 BPS、19200BPSCOM3: 4800 BPS、9600 BPS、19200 BPS、38400 BPS、57600 BPS电源：+11.8V ~ +15V DC功耗：约4.0W （GPS接收机工作时，不包括地震计）约2.8W （GPS接收机关闭时，不包括地震计）环境温度：-10℃ ~ 40℃相对湿度：98%结构：铝制密封机箱尺寸：370mm(L)×240mm(W)×150mm(H)重量：约6KgFBS-3的主要性能指标：工作模式：一个垂直分量；两个水平分量记录量：地动速度等效固有周期：20秒带宽（频率响应）：20秒 ~ 40秒电压灵敏度：500伏·秒/米测量范围：1×10-7米/秒～1×10-2米/秒动态范围：100dB阻尼常数：0.7标定灵敏度：1.2伏·秒/米线性：< 1%电压：±12Vdc电流：30mA最大输出电压：±10VP-P输出阻抗：1Ω外型尺寸：高度：0.25米直径：0.22米重量：11千克EDAS-HD地震数据存储器主要性能指标：硬盘存储容量：4GB存储时间：采样率为50Hz时，约3800小时采样率为100Hz时，约为1900小时通信方式：串行异步方式接口电平：RS232异步方式通信速率: 4800BPS、9600 BPS、19200BPS 电源：＋9V－＋15V DC功耗：＋12V供电时 0.4W（待机状态）＋12V供电时 4W（硬盘工作）平均功耗：采样率为50Hz时小于1W环境温度：5℃ ~ 40℃尺寸：270mm(L)×210mm(W)×60mm(H)。

多通道通用地震前兆数据采集器研制

都有所不足。
本文以地震前兆数据综合采集技术约定为基础，给出采集器的设计思路、研制过程以及成
果，并给出性能测试结果和应用实验情况。
作者简介：王喜珍（Ｉ９７２），男，副研究员，主要从事地球物理观测技术研究工作基金项目：地震科研行业专项（２００８０８００４）资助
系统前兆数据采集器研发规模总体尚可，但专一性太强，缺乏国际竞争力。为了克服地震前兆
数据采集器不统一、不通用的不足，中国地震局在 “ 九五” 期间开发地震前兆综合数据采集器（中国地震局监测预报司，２００３），一定程度上实现采集、管理的统一。但是，将多个传感器连接到一个综合数据采集器上，存在一定风险，即当综合数据采集器出现故障时，所有与之连接的传感器的观测均受到影响。而且，受当时技术、条件的限制，系统的扩展性、灵活性和应用范围
满足地震前兆传感器数据采集、存储、网络通信、运行监控等需求的多通道地震前兆数据采集
器，并能够兼容中国地震局前兆软件管理平台（图１）。 Байду номын сангаас
ｌＩ
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
数据采集器接口标准
采用网络进行数据传输和远程监控，可以连接大多数地震前兆传感器。

国家地震烈度速报与预警工程

国家地震烈度速报与预警工程地震数据采集器数据通讯协议技术规程目录1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)3.1 (1)3.2 (1)3.3 (1)3.4 (1)3.5 (1)3.6 (2)3.7 (2)3.8 (2)3.9 (2)3.10 (2)3.11 (2)3.12 (2)4 符号和缩略语 (2)5 通讯机制 (3)5.1 连接方式 (3)5.2 数据包长度 (3)5.3 数据包字节顺序 (4)5.4 台站注册 (4)5.5 包序号说明 (4)5.6 采集器控制命令 (4)5.7 采集器健康状态数据 (5)5.8 数据传输初始化 (5)5.9 波形数据传输模式 (5)5.10 申请时间段波形数据 (5)6 数据通讯流程 (5)6.1 采集器注册流程 (5)6.2 连续波形传输模式设定流程 (6)6.3 触发后传输波形数据模式流程 (7)6.4 触发后不传输波形数据模式流程 (8)6.5 申请时间段波形数据 (9)7 数据结构定义 (9)7.1 台站注册信息包结构 (9)7.2 注册结果响应包结构 (10)7.3 传输模式控制包 (11)7.4 时间段数据申请包 (11)7.5 触发阈值设定控制包 (12)7.6 时间段触发控制包 (12)7.7 入网控制包 (12)7.8 固件升级包 (13)7.9 仪器静态配置/状态信息请求包 (13)7.10 控制命令应答包 (14)7.11 通用控制命令包 (14)7.12 通用控制命令应答包 (15)7.13 状态信息包 (15)7.14 触发信息包 (16)7.15 波形数据包 (17)参考文献 (20)前言为了规范和统一国家地震烈度速报与预警工程台站观测系统基准站、基本站和一般站的数据的采集与传输，特制定本规程。

地震数据采集器数据通讯协议技术规程1 范围本技术规程规定了地震数据采集器与中心端数据流服务器进行数据通讯的协议。

基于地震前兆数据采集器在地震前兆台网运行系统的应用研究

梁红杰，刘彦磊，吉红，黄占平
（１．河北省地震局摘河北石家庄０５００２１；２．天津渤海职业技术学院电气工程系天津３００４０２）
要：主要研究介绍网络化的地震前兆数据采集器在２０１０年以来中国地震局实施的前兆观测系统并网改造升级
ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｒｅｃｕｒｓｏｒｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆＣｈｉｎａＥａｒｔｈｑｕａｋｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｃｅ２０１０ｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ａｓｈｅ” ｔ１０
（１．ＨｅｂｅｉＳｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌＢｕｒｅａｕ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕｎｇａ０５００２１，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｉａｎｊｉｎＢｏｈａｉＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００４０２，Ｃｈｉｎａ）
ｉｎｔｈｅＳｅｉｓｍｉｃＰｒｅｃｕｒｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋＳｙｓｔｅｍ
ＬＩＡＮＧＨｏｎｇｊｉｅ，ＬＩＵＹａｎｌｅｉ，ＪＩＨｏｎｇ，ＨＵＡＮＧＺｈａｎｐｉｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｅｔｗｏｒｋｅｄｓｅｉｓｍｉｃｐｒｅｃｕｒｓｏｒｙｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｏｒｉｎｔｈｅｕｐｇｒａｄｉｎｇａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｇｒｉｄ

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系统噪声
小于1LSB(有效值)
非线性失真度
<-110dB @采样率为50Hz
路际串扰
<-110dB
通带波动
<0.1dB
通带外衰减
>135dB
数字滤波器
FIR数字滤波器，可设置线性相移和最小相移
输出采样率
1、10、20、50、100、200、500Hz
多种采样率输出
每个通道支持多种采样率数据同时输出
实时数据最小输出间隔
10Hz～200KHz
测量精度
输出数据*10-6
分辨率
5*10-7
输入阻抗
1MΩ
本地记录格式
压缩格式或前兆仪器数据格式
实时数据输出间隔
1秒
输出量纲
Hz
测量时基稳定度
10-8，GPS模块同步时
时间
服务
授时精度
GPS模块同步时，时钟精度<0.1ms
守时精度
GPS模块未同步时，时钟漂移小于1ms/天
授时输入
大温度
温度-20℃～+60℃
供电电源
直流9～18V，标准12V
平均功耗
<2W
外形尺寸
200mm*300mm*88mm
公司名称：中西远大科技有限公司
电话：86-024-31314812
传真：86-024-83992824
手机：13314017889
详细地址：沈阳市和平区三好街90号
采用等精度测量频率，保证测量精度一致性
基于TCP/IP协议网络化功能
大容量存储器记录连续数据和事件数据
IRIG-B码授时系统，同步系统时钟精度<0.1毫秒
具有环路自检功能
简介：
EDAS-24GN是一台高分辨率、大动态范围、输出低延迟实时数据流、能适合地震预警研制的通用地震数据采集记录设备。能将多道模拟电压量和频率量的输入转换成数字量输出，具有网络、串口数据传输功能，支持大容量数据存储，具有数据采集、记录、和网络数据服务的功能，并具有体积小、重量轻和功耗低的特点。
邮编：110004
邮箱：sy2@
公司网站：
技术指标：
技术指标
内容
数据采集通道数
①3/6个测震/强震/前兆数据采集通道
②3/6个前兆数据采集通道
③3个频率数据采集通道
①
测震
强震
前兆
数
据
采
集
通
道
输入信号满度值
±2.5V,±5V,±10V或±20V，双端平衡差分输入
输入阻抗
500KΩ（单边）
A/D转换
24位
动态范围
>135dB @采样率为50Hz
地震数据采集器（8G）暂时不可扩展
型号:BXY1-EDAS-24GN库号：M355423
主要特点：
50次/秒的高速数据输出速度，适用地震预警
多个通道采集，可同时测量15路数据信号
可实现电压、频率多种采样率数据同时输出
内置线性相位和最小相位特性的FIR数字滤波器
采用24位高精度AD转换
动态范围大于135dB
IRIG-B码时间信号
附件GPS模块
输出IRIG-B码时间信号
通讯
通讯接口
两个RS232C串行口，一个标准10M/100M以太网卡
通讯协议
支持TCP/IP、FTP、Telnet、Http等
参数设置
客户端软件或者IE浏览器设置参数
可靠性
自启动功能
具有自检、自动复位、重启、远程控制和升级功能
记录
记录容量及介质
EVT,可选压缩格式，支持Mini SEED格式
记录功能
支持连续数据和触发事件数据同时记录
②
前兆
采集
通道
输入信号满度值
±10V，双端平衡差分输入
输入阻抗
1MΩ（单边）
A/D转换
24位
动态范围
>135dB @采样率为1Hz
实时数据输出间隔
1秒
本地记录格式
压缩格式或前兆仪器数据格式
③
频率
测量
通道
测量范围
10个采样点/包（提供低延迟实时数据为地震预警服务）
高通滤波
可设DC、10、30、100、300、1000、3000S
标定信号发生器
16位DAC，程控波形输出，±10mA
环路自检
模拟通道输入可程控连接至标定输出或者信号地
标定信号类型
方波、正弦波，伪随机二进制码信号频率、幅度、周期数可设置
本地记录格式