專利名稱：地震前兆電磁波監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采集記錄與地震有關(guān)的電磁波脈沖的儀器。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外很多地震例子和實(shí)驗(yàn)室都證實(shí)地震在孕育過程中都產(chǎn)生電磁波輻射，電磁波將會(huì)成為一種有希望的地震短臨預(yù)報(bào)手段之一。因此，記錄和分析超低頻的電磁波變化，可以了解地震孕育、發(fā)生的變化過程，從而進(jìn)行地震監(jiān)測和預(yù)報(bào)。
目前，我國地震部門記錄電磁波的儀器有模擬記錄和數(shù)字記錄兩種，數(shù)字記錄的儀器也有幾種類型，面向不同的研究單位需要。有些儀器把電磁波每一個(gè)波形的頻率和振幅都保存下來，導(dǎo)致數(shù)據(jù)量非常龐大，儀器要涉及計(jì)算機(jī)、硬盤等外部設(shè)備，成本很高；有些儀器對(duì)低于某一界限的電磁波不保存，只保存超過界限的，從而減少數(shù)據(jù)量，但這種儀器仍必須以硬盤等存貯介質(zhì)為輔助，成本也較高；不少電磁波儀器沒有提供遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)的能力，不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)；也有一些儀器即使可以遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，但必須依靠連接計(jì)算機(jī)才能完成，增加了傳輸通信的故障率；還有一些儀器輸入信號(hào)的放大倍數(shù)固定不變或隨意改變，這不利于不同環(huán)境下多臺(tái)儀器的資料進(jìn)行對(duì)比，降低資料分析利用。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服上述已有技術(shù)的不足之處，提供一種工作穩(wěn)定、故障少、容易安裝、操作簡單、容易管理，便于分析處理的地震前兆電磁波監(jiān)測儀。而且，能夠具有遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)能力，以便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速傳遞。
本實(shí)用新型的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的地震前兆電磁波監(jiān)測儀，包括有電磁波信號(hào)探頭，機(jī)殼，機(jī)殼上的按鈕、指示燈、顯示屏，及裝于機(jī)殼內(nèi)的控制電路，其中控制電路包括有常規(guī)的單片機(jī)控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘電路、鍵盤輸入電路、通訊控制電路、LED顯示電路，單片機(jī)控制電路是主控電路，由單片微型計(jì)算機(jī)芯片、存貯器、譯碼器、地址鎖存器及其外圍元件組成，其特征在于還設(shè)有過濾大于20赫茲頻率的數(shù)字濾波電路，電磁波信號(hào)探頭獲得的信號(hào)先輸入一級(jí)放大電路，再送入過濾大于20赫茲頻率的數(shù)字濾波電路，再經(jīng)二級(jí)放大電路放大，然后輸入模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路，再送入單片機(jī)控制電路，記錄的結(jié)果存入E2PROM存貯器。進(jìn)一步地，還設(shè)有計(jì)算機(jī)接口電路，通過單片機(jī)控制電路的串行接口電路輸出，連接臺(tái)式計(jì)算機(jī)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于大于20赫茲的頻率具有很好的濾波作用；保存脈沖在四個(gè)強(qiáng)度范圍的脈沖次數(shù)的方法既抓住了脈沖的特點(diǎn)，又減輕了數(shù)據(jù)量；儀器具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、運(yùn)行連續(xù)率高、安裝維護(hù)簡便等特點(diǎn)；具備了電話撥號(hào)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)調(diào)用功能，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化無人值守觀測。它是適合于在地方地震部門推廣使用的一種地震前兆監(jiān)測儀器。
圖1是本實(shí)用新型的外觀示意圖；圖2是本實(shí)用新型的電路框圖；圖3是本實(shí)用新型的電路原理圖；圖4是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
本電磁波監(jiān)測儀采用了先進(jìn)的電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通訊技術(shù)。儀器組成有單片機(jī)控制電路、放大電路、數(shù)字濾波電路、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路、實(shí)時(shí)鐘電路、鍵盤輸入電路、自動(dòng)復(fù)位電路、計(jì)算機(jī)接口電路、通訊控制電路、LED顯示電路。其中，單片機(jī)控制電路是儀器的主控電路，由單片微型計(jì)算機(jī)芯片、存貯器、譯碼器、地址鎖存器及其外圍元件組成。
單片機(jī)控制電路是儀器的核心，它由微機(jī)處理器CPU-78E52和E2PROM存貯器AT28C256及其他外圍元件組成，記錄結(jié)果被存貯于存貯器中，CPU負(fù)責(zé)處理脈沖分類、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)通訊、按鍵處理等功能。
一級(jí)和二級(jí)放大電路主要由專用的儀表測量放大芯片INA126P和LM32組成，設(shè)計(jì)了高精度、高穩(wěn)定性、低功耗、低漂移的雙端輸入放大電路，放大倍數(shù)8000倍。二級(jí)放大設(shè)計(jì)成1至9倍，用戶可通過儀器面板上的按鍵進(jìn)行設(shè)置。
濾波電路，為了濾0～20赫茲以外的干擾成分，采用美國MAXIM公司的八階開關(guān)電容式數(shù)字濾波芯片MAX294和LM324組成，設(shè)計(jì)成一個(gè)拐點(diǎn)頻率靈活設(shè)定的高精度的高階低通濾波器。
模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路主要由4053和TLC549組成，將模擬電壓信號(hào)的大小轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。
實(shí)時(shí)鐘電路主要由美國DALLAS公司實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片組成，具有百年日歷，掉電后照常行走，保證時(shí)間日期的準(zhǔn)確性。
LED顯示電路由74HC595組成，六位LED顯示用于顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)和日期時(shí)間。
鍵盤輸入電路由74HC245和74HC30組成，六個(gè)輸入按鍵完成查閱數(shù)據(jù)、設(shè)定時(shí)間和設(shè)定放大倍數(shù)等功能。
自動(dòng)復(fù)位電路，采用美國XICOR公司的μP監(jiān)控芯片，設(shè)計(jì)了一個(gè)集上電復(fù)位、電源監(jiān)控、WATCHDOS(看門狗)電路于一體的單片機(jī)監(jiān)控電路，能在程序失控下自動(dòng)喚醒CPU并重新進(jìn)入正常測量任務(wù)工作。
通訊控制電路，采用網(wǎng)絡(luò)連接控制器NETJET通訊控制卡，利用電話線可完成撥號(hào)、傳輸數(shù)據(jù)、掛機(jī)等功能。
穩(wěn)壓電源電路由整流、濾波和LM7806等組成，并接有干式6V免維護(hù)充電后備電池，保證電源穩(wěn)定持續(xù)。
計(jì)算機(jī)接口電路，通過單片機(jī)控制電路的串行接口電路輸出，連接臺(tái)式計(jì)算機(jī)。
工作原理及流程該儀器是一臺(tái)電磁波脈沖次數(shù)數(shù)字化記錄儀，記錄每小時(shí)小于20赫茲電磁波脈沖在四個(gè)強(qiáng)度范圍的脈沖次數(shù)，每小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次結(jié)果。儀器的工作原理及流程是電磁波信號(hào)被探頭接收，探頭內(nèi)的線圈感應(yīng)產(chǎn)生微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)電纜從儀器的輸入口輸入。儀器以0.05秒的時(shí)間間隔接收信號(hào)，信號(hào)經(jīng)一級(jí)放大8000倍之后，信號(hào)的幅度被大大提高，之后，信號(hào)經(jīng)過濾波器，把頻率大于20赫茲的信號(hào)剔除，保留20赫茲及以下頻率的信號(hào)。將這些信號(hào)再次放大，放大倍數(shù)為1至9倍，這時(shí)放大后的信號(hào)仍然是模擬量，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后，得到了一個(gè)以數(shù)字表示的電壓幅度值。這個(gè)數(shù)值通過數(shù)據(jù)線送入CPU微處理器中，交給CPU進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和處理。CPU先判斷這個(gè)電壓幅度值，分別比較它與四個(gè)強(qiáng)度范圍(大于0伏、大于1.5伏、大于3伏、大于4.5伏)的大小，如果大于或等于某個(gè)強(qiáng)度范圍，就在CPU相應(yīng)的臨時(shí)統(tǒng)計(jì)單元，脈沖記錄次數(shù)增加一次。如此循環(huán)不斷地工作，一個(gè)一個(gè)地累加，當(dāng)滿一個(gè)小時(shí)之后，CPU把統(tǒng)計(jì)的結(jié)果放入E2PROM存貯器相應(yīng)的單元中保存，CPU的臨時(shí)統(tǒng)計(jì)單元清零，又開始下一個(gè)小時(shí)的脈沖統(tǒng)計(jì)。這樣，就實(shí)現(xiàn)了記錄每個(gè)月里小于20赫茲電磁波每小時(shí)的脈沖在四個(gè)強(qiáng)度范圍的脈沖變化次數(shù)。由于存貯器把存放某日某一時(shí)間的單元設(shè)成是固定的，這樣，儀器會(huì)按時(shí)間順序每小時(shí)更新它所對(duì)應(yīng)的單元數(shù)據(jù)，每月只更新一次，即某個(gè)月的數(shù)據(jù)將維持到下個(gè)月同一時(shí)間才被更新，所以數(shù)據(jù)在儀器內(nèi)可以保存一個(gè)月。
功能作用本實(shí)用新型的儀器在佛山市范圍內(nèi)共有8個(gè)地震前兆監(jiān)測站先后安裝了這種儀器，監(jiān)測站平時(shí)不用專人管理，實(shí)現(xiàn)了無人值守監(jiān)測；設(shè)在市地震局的監(jiān)測中心通過電話線定期對(duì)8個(gè)監(jiān)測站接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)快速傳輸；運(yùn)用配套的計(jì)算機(jī)軟件可以對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理，非常快捷方便。經(jīng)專家確認(rèn)，這儀器接收過一次與地震發(fā)生過程有關(guān)的電磁波變化信息，從而提前做好準(zhǔn)備措施。儀器的研制成功，大大提高了我市地震監(jiān)測預(yù)報(bào)能力，對(duì)地震監(jiān)測預(yù)報(bào)、減少地震對(duì)社會(huì)造成的損失、保障人民群眾財(cái)產(chǎn)生命安全，體現(xiàn)出巨大的社會(huì)效益。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是一是能有效的濾除大于20赫茲的頻率脈沖，保留20赫茲及以下的頻率；二是保存每小時(shí)小于20赫茲電磁波的脈沖在四個(gè)強(qiáng)度范圍的脈沖次數(shù)；三是記錄結(jié)果在儀器內(nèi)可以保存一個(gè)月，不會(huì)因停電或搬遷而掉失；四是儀器內(nèi)保存的數(shù)據(jù)可以通過手工查閱、與計(jì)算機(jī)連接或通過電話線遠(yuǎn)程傳輸三種方式獲得；五是儀器輸入信號(hào)的放大倍數(shù)是數(shù)字化可調(diào)的，便于資料可對(duì)比性。這種儀器成本低、自動(dòng)化程度高、可以遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，充分體現(xiàn)出簡便、實(shí)用、先進(jìn)的特性，解決了地方地震部門開展自動(dòng)化地震監(jiān)測、快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}，為提高地方地震部門監(jiān)測能力創(chuàng)造了條件。
權(quán)利要求1.地震前兆電磁波監(jiān)測儀，包括有電磁波信號(hào)探頭，機(jī)殼，機(jī)殼上的按鈕、指示燈、顯示屏，及裝于機(jī)殼內(nèi)的控制電路，其中控制電路包括有常規(guī)的單片機(jī)控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘電路、鍵盤輸入電路、通訊控制電路、LED顯示電路，單片機(jī)控制電路是主控電路，由單片微型計(jì)算機(jī)芯片、存貯器、譯碼器、地址鎖存器及其外圍元件組成，其特征在于還設(shè)有過濾大于20赫茲頻率的數(shù)字濾波電路，電磁波信號(hào)探頭獲得的信號(hào)先輸入一級(jí)放大電路，再送入過濾大于20赫茲頻率的數(shù)字濾波電路，再經(jīng)二級(jí)放大電路放大，然后輸入模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路，再送入單片機(jī)控制電路，記錄的結(jié)果存入E2PROM存貯器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁波監(jiān)測儀，其特征是還設(shè)有計(jì)算機(jī)接口電路，通過單片機(jī)控制電路的串行接口電路輸出，連接臺(tái)式計(jì)算機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及地震前兆電磁波監(jiān)測儀，包括有電磁波信號(hào)探頭，機(jī)殼，機(jī)殼上的按鈕、指示燈、顯示屏，及裝于機(jī)殼內(nèi)的控制電路，其中控制電路包括有常規(guī)的單片機(jī)控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘電路、鍵盤輸入電路、通訊控制電路、LED顯示電路，還設(shè)有過濾大于20赫茲頻率的數(shù)字濾波電路，電磁波信號(hào)探頭獲得的信號(hào)先輸入一級(jí)放大電路，再送入過濾大于20赫茲頻率的數(shù)字濾波電路，再經(jīng)二級(jí)放大電路放大，然后輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，再送入單片機(jī)控制電路，記錄的結(jié)果存入E2PROM存貯器，具有成本低、自動(dòng)化程度高、可以遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，簡便、實(shí)用、先進(jìn)的特性，解決了地方地震部門開展自動(dòng)化地震監(jiān)測、快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}。
文檔編號(hào)G01V1/18GK2786645SQ20042009597
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者廖華康, 劉慶東, 邱熙, 許勤, 司徒建彬 申請(qǐng)人:佛山市地震局
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