[实用新型]高分辨率地震数据采集器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种地震数据采集器，尤其是涉及一种能解决大地震到来时宽频带地震观测仪器幅度受限问题的高分辨率地震数据采集器。

背景技术

大动态宽频带观测一直是地震观测中追求的目标，因此“十五”期间在很多台站布设了动态范围大线性度好的宽频带地震仪，但这还不能满足现实需要，比如，2008年的汶川地震，使得千里之外的宽频带地震仪都因为动态范围不足而出现了限幅问题，致使记录波形不能使用，形成了“灯下黑”现象。“灯下黑”现象的发生，使我们失去了深入研究该大地震的宝贵数据。地震仪包括地震计和地震数据采集器两个部分，就目前的现状来看，地震计的动态范围(140dB以上)比数据采集器(130dB)的大，这样，即使地面震动的大小在地震计可监测的范围内，也有可能因为数据采集器的问题使得幅度受到限制。除此之外，近年来，利用地震台站背景噪声记录资料来研究地震波波速以及地下构造成为一个研究热点，这使得地震台站背景噪声如同地震事件一样是非常有用的信息，对其的观测也要保证一定的信噪比。因此，研制一种既能拥有高的分辨率、又有更大动态范围的地震数据采集器变得迫切需要。

实用新型内容

为克服现有地震数据采集器动态范围不足、解决大地震到来时易出现的幅度受限问题，本实用新型提供一种高分辨率地震数据采集器，该采集器能提供150dB以上的动态范围以及26位的分辨率。

本实用新型采用的技术解决方案为：

一种高分辨率地震数据采集器，该数据采集器包括前置放大器、两级增量总和模数转换器、复杂可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、中央处理器，其中：

第一级转换器是一个二阶增量总和调制器，它包括一个带有前馈求和的二阶积分器和量化器，二阶积分器的输出送至量化器；

第二级转换器包括模数变换器，第二级转换器的输入接二阶积分器的输出；

两级增量总和模数转换器对输入信号进行转换；

第一级转换器的量化器前通过校准信号发生器引入低噪声校准信号，该信号用来校正第二级转换器中的模数变换器的增益误差；

前置放大器的输入连接地震传感器的输出信号；

复杂可编程逻辑器件接收上述两级转换器输出的数据流，并对模数变换器、校准信号发生器提供时序信号；

现场可编程门阵列接收GPS时钟信息，从中提取时间和位置信息，将其和从复杂可编程逻辑器件接收到的数据流一起传递给中央处理器；

中央处理器对上述两级转换器的输出分别进行数字滤波，再相减后得到总的输出，该总的输出只含有输入信号以及第二级转换器中模数变换器的误差，不再含有量化器的误差。

进一步地：

所述第一级增量总和调制器包括、第一加法器、第一积分器、第二积分器、放大器、第二加法器、量化器，其中：

前置放大器的输出以及量化器的输出与第一加法器的输入相连接，第一加法器的输出与第一积分器的输入相连接；

第一积分器的输出与第二积分器的输入以及放大器的输入相连接；

前置放大器的输出、放大器的输出、第二积分器的输出以及校准信号发生器的输出与第二加法器的输入相连接，第二加法器的输出与量化器的输入相连接；

校准信号发生器的输入与复杂可编程逻辑器件的一个端口相连接；

第二积分器的输出与多位模数变换器的输入相连接，多位模数变换器的输出与复杂可编程逻辑器件的一组端口相连接，多位模数变换器的时序输入接自复杂可编程逻辑器件的另一组端口；

量化器的输出与复杂可编程逻辑器件的一组端口相连接，现场可编程门阵列的一组端口与复杂可编程逻辑器件的另一组端口相连接，现场可编程门阵列的另一组端口与中央处理器的一组端口相连接。

更进一步地：

所述校准信号发生器由一个二选一的选择器和一个二阶低通滤波器组成；

该选择器的输出接二阶低通滤波器的输入，该选择器的控制信号与复杂可编程逻辑器件的一个端口相连。

本实用新型的有益效果是：通过引入一个自身产生的低噪声校准信号，对ADC的增益误差进行校正，降低电路的本底噪声，从而使采集器获得更高的信噪比以及动态范围。该采集器可广泛用于国家级地震台站中，解决大地震到来时宽频带观测仪器易出现的幅度受限问题。

附图说明

图1是本实用新型的电路组成结构示意图；

图2是本实用新型校准信号发生器的电路原理图。

具体实施方式