[发明专利]一种多通道泥石流地声处理电路和方法

权利要求书

1.一种多通道泥石流地声处理电路，其特征在于，该电路包括：AD采集模块、比较触发模块、微处理器模块和至少3个地声信号调理模块；

地声信号调理模块，用于接收地声传感器传送的地声信号，并对接收到的地声信号进行调理后发送给AD采集模块；

其中所述的地声信号调理模块包括防雷模块、第一滤波模块、第二滤波模块、输入保护模块、第三滤波模块和第四滤波模块：

防雷模块，与地声传感器连接，进行大线防雷保护，当发生雷击瞬间电路电压过大时，浪涌保护器件泄放冲击电压和电流，保护所述多通道泥石流地声采集电路；

第一滤波模块，用于接收地声传感器发送的地声信号，吸收地声传感器较长线缆上引入的干扰噪声，并将处理后的地声信号发送给第二滤波模块；

第二滤波模块，用于接收第一滤波模块发送的地声信号，并降低来自第一滤波模块的地声信号的差模和共模噪声，将处理后的地声信号发送给第三滤波模块；

输入保护模块，用于在第二滤波模块向第三滤波模块传送地声信号过程中，吸收输入的大电压信号；

第三滤波模块，用于接收第二滤波模块发送的地声信号，配合微控制器完成不同地质环境下地声模块的带宽设置，并根据带宽设置对接收到的地声信号进行筛选，获取所需地声信号，并将处理后的地声信号发送给第四滤波模块；

第四滤波模块，用于接收第三滤波模块发送的地声信号，将线路上的所有共模噪声分流至接地；

比较触发模块，用于接收任一地声信号调理模块发送的地声信号，当地声信号超过比较触发的阈值时，通知微处理器模块采集地声信号，所述阈值通过数字电位器动态设置；

AD采集模块，采用24位多通道同步进行采样，每个通道对应一个地声信号调理模块，每个通道接收其对应的地声信号调理模块发送的地声信号，同时，提供超低输入电流，允许直接连接传感器，每个输入通道都有一个可编程增益级，将低幅度传感器输出映射到满量程ADC输入范围，从而使信号链的动态范围最大，数字滤波器滤除AD采集后引入的噪声，将处理后的地声信号发送给比较触发模块；

微处理器模块，在接到比较触发模块发送的采集地声信号指示后，接收AD采集模块发送的地声信号，对采集的地声信号进行增益动态设置、数字滤波、频率筛选处理，识别有效的泥石流地声信号，动态地配置地声传感器的截止频率、实时调整AD采集模块的增益，并能根据泥石流的类型设置AD模块的滤波器模型。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，在地声传感器的一对差分信号上各并联一个气体放电管构成所述防雷模块，气体放电管的一端与第一滤波模块的输出相连，另一端与地声传感器的大地相连。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，在地声传感器的一对差分信号上各串联一个小的电阻或者磁珠构成所述第一滤波模块。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二滤波模块，采用共模扼流圈的两个电感分别与2个电阻并联后再与电容组成的差分滤波器组合。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述输入保护模块包括连接在差分信号线与地之间的压敏电阻或者TVS管。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第三滤波模块采用低通开关电容滤波器实现，低通开关电容滤波器的截止频率由微处理器模块控制，通过调整微处理器模块的输出频率完成截止频率动态配置。

7.根据权利要求5或6所述的电路，其特征在于，在AD采集模块的差分信号上输入端各并联一个电阻和电容到地，构成具有接地参考的所述第四滤波模块。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，微处理器模块根据泥石流地声引入的噪声特点配置AD采集模块的数字滤波器模型，并根据初始采集的信号的强弱动态地设置AD采集模块的增益，以满足不同信号强度地声信号的要求。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述电路实现的泥石流地声处理方法，其特征在于，将至少3个地声传感器探头以三角的方式埋设在泥石流沟缘附近的基岩上，该方法包括以下步骤：

步骤1：微处理器模块根据泥石流沟的地质条件配置低通开关电容滤波器的截止频率和采样频率；

步骤2：在确定没有泥石流发生的情况下，通过微处理器发送触发阈值自动设置指令，以10S内采集的信号的最大值为初始阈值A0；若比较触发模块在10S的时间内仍然触发处理器中断，再将触发阈值A1设定为A0*1.2，此时，A1作为下次触发的A0，依次类推，直到比较触发模块在10S的时间内均不触发处理器中断，此时将该触发阈值设为最终的触发阈值，将最终的触发阈值平方后除以2并乘以1.5作为平均功率阈值P0；

步骤3：微处理器模块根据比较触发阈值调整增益值；

步骤4：微处理器模块读取多个通道的AD采集模块的数据，并配置数字滤波器模型，进一步除去数字信号中的噪声，数据采集时间持续时间应大于40S；

步骤5：微处理器模块计算采集的多个通道的平均功率；

步骤6：微处理器将多个通道的平均功率与平均功率阈值P0比较，若采集的多个通道的平均功率阈值大于平均功率阈值P0的数量大于总通道数的一半，表示采集的地声信号为泥石流地声信号。