高分辨、低漂移地震数据采集技术的研究与实验

摘要

对于测震观测,大动态和宽频带是当代最主要的技术特征,其关键设备是反馈地震计和数据采集器。地震数据采集是数字化地震观测的重要环节,其核心功能是将地震观测传感器输出的模拟信号转换为数字信号,模拟数字转换器的技术水平在很大程度上决定了数据观测质量。在这样的技术水平上,半导体芯片固有的低频噪声已经影响到长周期的观测,成为进一步提高观测水平的重要因素,同样也影响各种慢变量地震前兆观测水平的提高。而其中电子器件的内部噪声(特别是以1/f噪声为代表的低频噪声)是制约器件灵敏度和检测精度的一个关键指标。
　　本文在对模拟数字转换器的技术分析的基础上,分别描述了近年来最流行的模拟数字转化器,然后根据相应的性能特点选取了实验所需用的∑一△A/D转换器,还分析参照了高分辨的数字用万用表的“AutoZero”功能,并在其打开和关闭的情况下分别做了噪声的测试,看其对噪声的影响,并且对实验室中的EDAS一24IP型数据采集器做了噪声测试进行对比,在对单路输入,差分输入等进行了对比后得到了我们的实验方案,即利用前置开关的方法来对噪声进行消除和减小,并进行了仿真测试。
　　在对1/f噪声进行了理论上的分析上后,通过了开关的方案,采样率的变换和过采样技术三个方面,全面阐述了方案的可行性,在经过了主流芯片的精心对比后,选择了适用于本实验的各种芯片,包括音频的AD芯片PCM4222,将其应用于地震数据采集方面,也是本文的一大创新。并且进行了电路的设计和实现,在对做出的实物进行了系统的测试后,得到了1/f噪声的确被减小和消除的最有力的证据,与之前所做的理论分析相一致。
　　本文最终实现一种应用音频24位ADc芯片设计高分辨力、低漂移地震数据采集器的技术方案。并且应用了调制解调技术将慢变化的电压量变换成音频交流信号,应用了大部分放大器芯片和ADc芯片在音频频段具有优秀指标的特点,从方波和伪随机两种方法上加以印证,且最后实物化的一个过程。从对最后电路的测试和比对中,得到了预期的效果。

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第一章 绪论

第二章 地震数据采集技术

第三章 1/f 噪声及减小1/f噪声的方法

第四章高分辨、低漂移地震数据采集技术方案设计

第五章 试验和测试结果

第六章 伪随机序列调制的试验

第七章 总结与展望

附录

参考文献

致谢

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