地震电磁信号处理及采集装置的设计与实现

发布时间：2017-07-06 11:18

  本文关键词：地震电磁信号处理及采集装置的设计与实现

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【摘要】：迄今为止的观测与研究已初步证实了地震孕育过程中的电磁现象是客观存在的,但人们对其产生的原因,认识还非常有限。为了进一步深入探索和研究地震孕育过程与大地电磁异常像之间的联系,从而运用于抗震减灾,获得大量、准确的地震电磁观测资料具有非常重要的意义。而观测资料则依赖于观测设备,本文以《关于电磁扰动仪器技术改进方案的说明》为指导,设计和实现了一套用于地震电磁扰动观测的地震电磁信号处理及采集装置。首先,本文总结了当前已有设备的特点,并得出了地震电磁信号处理及采集装置的发展趋势。借鉴目前已有设备的优缺点和相关国家标准,并针对所选择传感器的特点,给出了地震电磁信号处理与采集装置的总体软硬件框架的设计。然后,在系统的总体设计框架下,本文对框架中的模拟信号处理部分进行了详细的设计。在各个具体功能电路的设计过程中,本文给出了其拓扑结构的选择、所选电路的详细分析、电路中元器件参数选择依据、以及仿真结果与分析。本文同时设计了支撑系统运行的供电方案,给出了最终PCB设计图。之后,本文分析了本地管理软件需求,确定了本地管理软件总体框架,并详细介绍了本地管理软件中主要软件模块的设计过程。为了提升系统滤波性能,在本地管理软件中实施了FIR数字滤波器。接着,根据远程服务软件的功能需求,确定了其总体框架,并设计了远程服务软件母版页。随后,详细设计了远程服务软件中主要功能模块。由于ASP.NET的执行权限限制,本文使用windows服务程序和命名管实现了远程修改系统时间和网络参数、以及控制系统重启功能。最后,本文给出了系统主要测试项的测试方法和测试结果。结果表明所设计设备整体上达到预期设计目标,但仍具有不足和改进之处。在结束语中,本文对设备的后续改进工作做出了展望。
【关键词】：电磁扰动观测 Sallen-Key低通滤波器 Fliege陷波器 FIR ASP.NET
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P315.7;TP274.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 地震电磁信号采集装置研究现状与发展趋势11-13
• 1.2.1 国外发展现状11-12
• 1.2.2 国内发展现状12
• 1.2.3 发展趋势12-13
• 1.3 论文内容及章节安排13-16
• 第二章 地震电磁信号采集装置总体设计方案16-26
• 2.1 相关术语16
• 2.2 传感器测量原理及布设方式16-18
• 2.2.1 测量电极16-17
• 2.2.2 感应式磁传感器17-18
• 2.3 需求分析18-20
• 2.3.1 系统功能需求分析18-20
• 2.3.2 主要技术指标20
• 2.4 总体设计方案20-25
• 2.4.1 核心部分设计方案20-23
• 2.4.2 系统总体架构23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 地震电磁信号采集装置硬件设计与实现26-58
• 3.1 相关理论26-28
• 3.1.1 采样定理26-27
• 3.1.2 低通滤波器(LPF)常用频率特性27
• 3.1.3 运算放大器常用性能指标27-28
• 3.2 硬件整体结构28-31
• 3.3 后置调理电路功能模块设计31-43
• 3.3.1 抗混叠滤波器31-35
• 3.3.2 无源低通滤波器35-37
• 3.3.3 陷波滤波器37-41
• 3.3.4 差分放大电路41-43
• 3.4 前置调理电路功能模块设计43-52
• 3.4.1 有源低通滤波器43-45
• 3.4.2 电前置调理电路无源低通滤波器45-47
• 3.4.3 混合仪用放大电路47-48
• 3.4.4 单端转差分电路设计48-49
• 3.4.5 磁棒电容匹配与补偿电路49-50
• 3.4.6 辅助电路50-52
• 3.5 电源系统设计52-54
• 3.6 PCB设计54-55
• 3.6.1 总体布局54
• 3.6.2 布线54-55
• 3.7 本章小结55-58
• 第四章 本地管理软件设计与实现58-70
• 4.1 开发平台及语言58
• 4.2 总体设计58-60
• 4.2.1 软件架构58-59
• 4.2.2 主界面设计59-60
• 4.3 数字滤波器设计与实现60-63
• 4.4 主要功能模块设计与实现63-68
• 4.4.1 数据中断响应63-66
• 4.4.2 设备控制66
• 4.4.3 参数设置及查询66-68
• 4.4.4 观测数据查看68
• 4.5 本章小结68-70
• 第五章 远程服务软件设计与实现70-80
• 5.1 开发平台及语言70
• 5.2 总体设计70-72
• 5.2.1 软件架构70-71
• 5.2.2 母版页设计71-72
• 5.3 Windows服务程序实现72-76
• 5.3.1 Microsoft Windows服务程序72
• 5.3.2 命名管道72-73
• 5.3.3 Window服务程序中的主要类73-76
• 5.4 主要功能模块设计与实现76-79
• 5.4.1 密码管理76-77
• 5.4.2 数据下载77-78
• 5.4.3 仪器频率特性标定78-79
• 5.4.4 时钟管理79
• 5.5 本章小结79-80
• 第六章 地震电磁信号处理及采集装置测试80-86
• 6.1 幅频特性测试80-81
• 6.2 最大测量误差与线性度81-82
• 6.3 电压分辨力82-83
• 6.4 道间串扰83-84
• 6.5 噪音水平84-85
• 6.6 本章小结85-86
• 第七章 结束语86-90
• 7.1 工作总结86
• 7.2 心得体会86-87
• 7.3 展望87-90
• 致谢90-92
• 参考文献92-94
• 作者在攻读硕士期间发表的论文94-96
• 附录96-97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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7 张学民;赵国泽;陈小斌;马为;;国外地震电磁现象观测[J];地球物理学进展;2007年03期

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1 宋艳茹;超低频段地震电磁场观测技术研究[D];中国地震局地震预测研究所;2012年

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本文编号：525990