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

1、20世紀的30年代末，美國L.阿伯特及W.L.杜瓦爾發(fā)現(xiàn)微震（聲發(fā)射）現(xiàn)象，研究表明礦山動力災(zāi)害，無論是煤礦，還是其它礦山，開采過程中可能造成礦山的動力災(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)力場的擾動誘發(fā)的，屬于失穩(wěn)的巖石破壞過程。礦山動力災(zāi)害發(fā)生前，會有一定的前兆，微震就是非常重要的預兆，微震監(jiān)測技術(shù)作為監(jiān)測礦山在開采過程中所引發(fā)的動力災(zāi)害的主要的一種方法，能夠做到有效地對礦山動力災(zāi)害進行預報。他的主要手段是利用微震

2、監(jiān)測系統(tǒng)，在進行監(jiān)測的區(qū)域周圍，布置一定個數(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陣，當發(fā)生微震在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)時，傳感器即可對信號拾取，并將這種物理量進行電壓量的轉(zhuǎn)化，然后可以通過多點采集的同步數(shù)據(jù)，判斷各個傳感器對信號拾取的時間，與各個傳感器的坐標和測得的波速一并帶入到方程來求解，就可以把發(fā)射源的時間和空間參數(shù)確定出來，以取得定位的目標。
　　要實現(xiàn)微震定位的高精確性，非常重要的是微震信號的采集，本文所研究的主要

3、內(nèi)容就是微震監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開發(fā)，以STM32F407作為主控芯片，整個系統(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，并在前端的信號調(diào)理電路將采集的信號進行一系列放大和濾波的處理，隨后送入信號到A/D轉(zhuǎn)換電路，采用精度較高的A/D轉(zhuǎn)換器進行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過的微震信號送到FPGA進行緩存、去噪等數(shù)據(jù)的處理，經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)通過SPI送到STM32F407中，最后由STM32F407控制數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送到上位機

4、。整個系統(tǒng)在完成微震信號的采集傳輸工作方面，采用FPGA對采集數(shù)據(jù)進行了處理，提高了數(shù)據(jù)處理的速度和精度，并在FPGA中實現(xiàn)了改進的小波閾值去噪，使去噪效果更好，信號采集的精確度進一步提高，最后采集的數(shù)據(jù)采用基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)來實現(xiàn)到上位機的傳送，可以實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的遠距離傳送。
　　最后，本文對設(shè)計的系統(tǒng)做了試驗測試和仿真，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的小波閾值去噪仿真圖，在論