专利名称：模拟地震信号发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种地震仪表系统通用检测装置，尤其涉及一种模拟地震信号发生器。
背景技术：
地震仪表系统运行的可靠性，直接关系着监测对象的安全运行，因此需要定期对系统各项參数进行检测与校验。地震仪表系统的检测是ー个十分繁琐的工作，其中对地震信号的响应检測，由于没有地震源信号，目前都采用单一的检测方式，分开检测系统频响、加速度触发阈值等。现有的检测装置和方法存在以下不足之处1、测试需要携帯多台检测设备，占用较多的现场空间；2、由于设备相互独立，导致接线拆装复杂，供电要求较高，现场使用困难；3、现有的设备不能完全模拟真实的地震信号，虽然分开进行了频响、加速度触发阈值等的检测，但与真实的地震信号仍然存在差异，因此，在实际运行时会带来较高的误报率。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种模拟地震信号发生器。本发明的目的是这样实现的模拟地震信号发生器由输入接ロ、电源接ロ、AVR+FPGA数据处理模块、四种工作模块、段式液晶显示器、键盘+旋钮编码器和输出接ロ组成；输入接ロ、AVR+FPGA数据处理模块、四种工作模块和输出接ロ依次连接；段式液晶显示器和键盘+旋钮编码器分别与AVR+FPGA数据处理模块连接；电源接ロ分别给各功能部件供电。本发明的工作原理是模拟地震信号发生器具备波形输出以及频率测脉冲计数两大块功能。可通过键盘来选择功能切換和选择，对于波形输出部分可采用数字小键盘或者旋钮编码器来进行输出信号的频率、幅度等各种參数的调整。通过计算机串ロ与计算机网络相连接，下载各种地震波形数据，并具有同步输出三路地震波形的功能。同时具有固定波形存储功能和输出功能。本发明具有下列优点和积极效果1、简化了地震仪表系统的测试设备和测试过程；2、本模拟地震信号发生器能存储和输出真实的地震波形数据，从而对地震仪表系统进行更加完备的测试，进而降低实际运行时的地震误报；3、本模拟地震信号发生器同时具有输出不同波形、频率等特征信号的功能，用于检测地震仪表系统对干扰信号的甄别能力，以提高系统的可靠性。
图1是模拟地震信号发生器的结构方框图(详图)； 图2是模拟地震信号发生器的结构方框图(简图)；图1、2 中 100-输入接 ロ； 200-电源； 300-AVR+FPGA数据处理模块；其中 AVR为 AVR型单片机，FPGACFieIdProgrammabIeGata Array)为现场可编程阵列；400-四种工作模块；410-常规波形输出器，411-DDS (Direct digital synthesis,数字信号发生器)，412-第1信号调通ホ旲块，413-第1功率放大模块，414-第1高精度温度补偿晶振；420-常用波形输出器，421-固定波形存储模块，422-第2信号调通t旲块，423-第2功率放大模块；430-地震波形输出器，43IA-地震波形存储模块一；43IB-第3信号调理模块一；43IC-第3功率放大模块一；432A-地震波形存储模块ニ ；432B-第3信号调理模块ニ ；432C-第3功率放大模块ニ ；433A-地震波形存储模块三；433B-第3信号调通ホ旲块ニ ；433C-第3功率放大模块三；434-同步输出三路地震波形模块；435-第3高精度温度补偿晶振；440-测频计数器，441-测频计数模块；500-段式液晶显示器；600-键盘+旋钮编码器；700-输出接 ロ；800-模拟地震信号发生器程序。图3是模拟地震信号发生器程序流程图。图中1-接受键盘+旋钮编码器600发送的指令；
2-是否下载波形数据；3-根据指令存储到相应的存储模块；4-是否调用波形；5-根据指令调用相应的存储模块或DDS的波形数据；6-是否对波形进行调节；7-对波形进行调节；8-发送指令，通过四种工作模块400将波形输出到输出接ロ 700 ；9-是否接收脉冲波形；10-计数；11-波形是否发送结束；12-计数结束；13-在段式液晶显示500上显示计数结果；14-程序结束。
具体实施例方式下面结合附图和实施例详细说明1、总体如图1、2，模拟地震信号发生器由输入接ロ 100、电源接ロ 200、AVR+FPGA数据处理模块300、四种工作模块400、段式液晶显示器500、键盘+旋钮编码器600和输出接ロ 700组成；输入接ロ 100、AVR+FPGA数据处理模块300、四种工作模块400和输出接ロ 700依次连接；段式液晶显示器500和键盘+旋钮编码器600分别与AVR+FPGA数据处理模块300连接；电源接ロ 200分别给各功能部件供电。2、功能块I)输入接 ロ 100输入接ロ 100为常用的串ロ，用干与计算机相连接，为模拟地震信号发生器提供下载数据的接ロ。2)电源 200电源200为模拟地震信号发生器提供外接工作电源。3 ) AVR+FPGA 数据处理模块 300AVR+FPGA数据处理模块300由AVR型单片机和FPGA组成。AVR型单片机具有优良的抗噪声性能，适用于野外工作，FPGA的型号为EP4CE15F17C8N。AVR+FPGA数据处理模块300配合植入在内的模拟地震信号发生器程序800实现对通过输入接ロ 100或者是键盘+旋钮编码器600发送的数据进行数据处理，然后将处理后的数据发送到段式液晶显示器500或者是四种工作模块400。4)四种工作模块400四种工作模块400包括常规波形输出器410、常用波形输出器420、地震波形输出器430和测频计数器440。(I)常规波形输出器410常规波形输出器410由DDS411、信号调理模块412、功率放大模块413和高精度温度补偿晶振414组成；AVR+FPGA数据处理模块300、DDS411、信号调理模块412、功率放大模块413和输出接ロ 700依次连接，实现常规波形输出；高精度温度补偿晶振414和DDS411连接，实现温度补偿。常规波形输出器410实现了常规波形输出功能。AVR+FPGA数据处理模块300对DDS411进行命令控制，实现常规波形(如正弦波、方波)的信号输出，并可通过键盘+旋钮编码器600对波形的频率、幅度等各个參数进行调整。a) DDS411DDS411为常用的数字信号发生器，用于常规波形的发生；b)第I信号调理模块412第I信号调理模块412是ー种常用的信号调理器，用于对DDS411发生的信号进行
调理；c)第I功率放大模块413功率放大模块413是ー种常用的功率放大器，用于将信号调理模块412发送来的信号进行功率放大；d)第I高精度温度补偿晶振414高精度温度补偿晶振414是ー种常用的有源石英晶振，它与DDS411相连接，用于提高DDS411输出信号频率的精度。(2)常用波形输出器420常用波形输出器420由依次连接的固定波形存储模块421，信号调理模块422和功率放大模块423组成。AVR+FPGA数据处理模块300对常用波形输出器420进行操作，常用波形输出器420中预先存储27个常用波形，用户可根据需要对波形的种类进行选择，并可通过键盘+旋钮编码器600对波形的频率、幅度等各个參数进行调整。a)固定波形存储模块421固定波形存储模块421由常用的存储器组成，该模块中预先存储27个地震仪表测试常用波形，用户可根据需要对波形的种类进行选择；b)第2信号调理模块422第2信号调理模块422是ー种常用的信号调理器，用于对固定波形存储模块421发送的信号进行调理；c)第2功率放大模块423第2功率放大模块423是ー种常用的功率放大器，用于将信号调理模块412发送来的信号进行功率放大。(3)地震波形输出器430地震波形输出器430由下列三路依次连接的部件组成①第3高精度温度补偿晶振435、地震波形存储模块ー 431A，第3信号调理模块ー431B、第3功率放大模块一 431C和同步输出三路地震波形模块434依次连接；②第3高精度温度补偿晶振435、地震波形存储模块ニ 432A，第3信号调理模块ニ432B、第3功率放大模块ニ 432C和同步输出三路地震波形模块434依次连接；③第3高精度温度补偿晶振435、地震波形存储模块三433A、第3信号调理模块三433B、第3功率放大模块三433C和同步输出三路地震波形模块434依次连接。a)地震波形存储模块ー 43IA地震波形存储模块ー 43IA由常用的存储器组成，该模块中可预先存储8个地震波形文件，用户可根据需要对波形的种类进行选择。b)第3信号调理模块一 431B第3信号调理模块ー 43IB是ー种常用的信号调理器，用于对地震波形存储模块ー431A发送的信号进行调理；c)第3功率放大模块一 431C第3功率放大模块一 431C是ー种常用的功率放大器，用于将信号调理模块431B发送来的信号进行功率放大；d)地震波形存储模块ニ 432A地震波形存储模块ニ 432A由常用的存储器组成，该模块中可预先存储8个地震波形文件，用户可根据需 要对波形的种类进行选择。e)第3信号调理模块ニ 432B第3信号调理模块ニ 432B是ー种常用的信号调理器，用于对地震波形存储模块ニ432A发送的信号进行调理；f)第3功率放大模块ニ 432C第3功率放大模块ニ 432C是ー种常用的功率放大器，用于将信号调理模块431B发送来的信号进行功率放大；e )地震波形存储模块三433A地震波形存储模块三433A由常用的存储器组成，该模块中可预先存储8个地震波形文件，用户可根据需要对波形的种类进行选择。f)第3信号调理模块三433B第3信号调理模块三433B是ー种常用的信号调理器，用于对地震波形存储模块三433A发送的信号进行调理；g)第3功率放大模块三433C第3功率放大模块三433C是ー种常用的功率放大器，用于将信号调理模块433B发送来的信号进行功率放大；h)同步输出三路地震波形模块434同步输出三路地震波形模块434是常用的三路波形输出器，实现了三路地震波形的同步输出功能。i)第3高精度温度补偿晶振435第3高精度温度补偿晶振435是常用的有源石英晶振，第3高精度温度补偿晶振435同时与地震波形存储模块ー 431A、地震波形存储模块ニ 432A和地震波形存储模块三433A相连接，实现了同时增强了对地震波形存储模块ー 431A、地震波形存储模块ニ 432A和地震波形存储模块三433A的输出信号频率的精度。j ) SYN436SYN436是波形输出触发控制线路，同时与地震波形存储模块ー 431A、地震波形存储模块ニ 432A和地震波形存储模块三433A相连接，实现了三路波形的输出同步。(4)测频计数器440测频计数器440由测频计数模块441组成。a)测频计数模块441测频计数模块441是ー种常用的测频计数器，实现了对AVR+FPGA数据处理模块300发送的信号进行频率測量，并可对AVR+FPGA数据处理模块300发送的脉冲信号进行计数。5)段式液晶显不器500段式液晶显示器500是常用的段式液晶显示器，用于显示信号的频率、幅度等信
6 )键盘+旋转编码器600键盘+旋钮编码器600由常用的键盘、旋钮和编码器组成，其功能是对信号的频率、幅度等各个參数进行调整。7)输出接ロ 700输出接ロ 700为模拟地震信号发生器提供了与地震仪表系统的连接接ロ，实现了将常规波形、常用波形和地震波形发送给地震仪表系统的功能。8)模拟地震信号发生器程序800模拟地震信号发生器程序800是植入在AVR+FPGA数据处理模块300中，实现了波形下载、波形调节、测频计数、段式液晶显示、波形输出的功能。3、工作原理输入接ロ 100为常用的串ロ，用干与计算机相连接，为模拟地震信号发生器提供下载数据的接ロ；电源接ロ 200为模拟地震信号发生器提供了外接电源；AVR+FPGA数据处理模块300由AVR型单片机和FPGA组成，功能是对通过输入接ロ 100或者是键盘+旋钮编码器600发送的数据进行数据处理，然后将处理后的数据发送到段式液晶显示器500或者是四种工作模块400 ；四种工作模块400由常规波形输出器410、常用波形输出器420、地震波形输出器430和测频计数器440构成，实现了常规波形、常用波形和地震波形的输出功能，并实现了对输入信号的频率测量，以及对脉冲信号的计数功能；段式液晶显示器500是常用的段式液晶显示器，用于显示信号的频率、幅度等信息；键盘+旋钮编码器600由常用的键盘、旋钮和编码器组成，其功能是对信号的频率、幅度等各个參数进行调整；输出接ロ 700为模拟地震信号发生器提供了与测试设备的连接接ロ，实现了将常用波形、常规波形和地震波形发送给地震仪表系统的功能。4、模拟地震信号发生器程序流程图
图3是模拟地震信号发生器程序流程图，实现了模拟地震信号发生器的波形下载、波形调节、测频计数、段式液晶显示、波形输出的功能。具体流程如下①接受键盘+旋钮编码器600发送的指令I ;②判断是否下载波形数据2，是则根据指令存储到相应的存储模块3后直至步骤⑩；否则进入步骤③；③判断是否调用波形4，是则根据指令调用相应的存储模块或DDS的波形数据5后再进入步骤④，否则进入步骤⑤；④判断是否对波形进行调节6，是则经过对波形进行调节7后再进入步骤⑤；⑤发送指令，通过四种工作模块将波形输出到输出接ロ 8后直至步骤⑩；⑥判断是否接收脉冲波形9，是则进入步骤⑦，否则转跳到步骤①；⑦计数10;⑧判断波形是否发送结束11，是则经过计数结束12后进入步骤⑨，否则转跳到步骤⑦；⑨在段式液晶显示500上显示计数结果13后直至步骤⑩；⑩程序结束。
权利要求
1.一种模拟地震信号发生器，其特征在于由输入接口(100)、电源接口(200)、AVR+FPGA数据处理模块(300)、四种工作模块 (400)、段式液晶显示器(500)、键盘+旋钮编码器(600)和输出接口(700)组成；输入接口(100)、AVR+FPGA数据处理模块(300)、四种工作模块(400)和输出接口 (700)依次连接；段式液晶显示器(500)和键盘+旋钮编码器(600)分别与AVR+FPGA数据处理模块 (300)连接；电源接口(200)分别给各功能部件供电；所述的四种工作模块(400)包括常规波形输出器(410)、常用波形输出器(420)、地震波形输出器(430)和测频计数器(440)；常规波形输出器(410)由DDS(411)、信号调理模块(412)、功率放大模块(413)和高精度温度补偿晶振(414)组成；AVR+FPGA数据处理模块(300)、DDS(411)、信号调理模块(412)、功率放大模块(413)和输出接口(700)依次连接，实现常规波形输出；高精度温度补偿晶振(414)和DDS (411)连接，实现温度补偿；常用波形输出器(420)由依次连接的固定波形存储模块(421)，信号调理模块(422)和功率放大模块(423)；地震波形输出器430由下列三路依次连接的部件组成①第3高精度温度补偿晶振(435)、地震波形存储模块一(431A)、第3信号调理模块一 (431B)、第3功率放大模块一(431C)和同步输出三路地震波形模块(434)依次连接；②第3高精度温度补偿晶振(435)、地震波形存储模块二(432A)、第3信号调理模块二 432B、第3功率放大模块二 432C和同步输出三路地震波形模块434依次连接；③第3高精度温度补偿晶振(435)、地震波形存储模块三(433A)、第3信号调理模块三 (433B)、第3功率放大模块三(433C)和同步输出三路地震波形模块(434)依次连接；测频计数器(440)由测频计数模块(441)组成；模拟地震信号发生器程序800植入在AVR+FPGA数据处理模块100中，实现波形下载、 波形调节、测频计数、段式液晶显示和波形输出的功能。
2.基于权利要求1所述的模拟地震信号发生器的测试方法，其特征在于①接受键盘+旋钮编码器(600)发送的指令(I);②判断是否下载波形数据(2)，是则根据指令存储到相应的存储模块(3)后直至步骤⑩；否则进入步骤③；③判断是否调用波形(4)，是则根据指令调用相应的存储模块或DDS的波形数据(5)后再进入步骤④，否则进入步骤⑤；④判断是否对波形进行调节(6)，是则经过对波形进行调节7后再进入步骤⑤；⑤发送指令，通过四种工作模块将波形输出到输出接口(8)后直至步骤⑩；⑥判断是否接收脉冲波形(9)，是则进入步骤⑦，否则转跳到步骤'Ij⑦计数(10)；⑧判断波形是否发送结束(11)，是则经过计数结束(12)后进入步骤⑨，否则转跳到步骤⑦；⑨在段式液晶显示(500)上显示计数结果(13)后直至步骤⑩；⑩程序结束。
全文摘要
本发明公开了一种模拟地震信号发生器，涉及一种地震仪表系统通用检测装置。本发明由输入接口、电源接口、AVR+FPGA数据处理模块、四种工作模块、段式液晶显示器、键盘+旋钮编码器和输出接口组成；输入接口、AVR+FPGA数据处理模块、四种工作模块和输出接口依次连接；段式液晶显示器和键盘+旋钮编码器分别与AVR+FPGA数据处理模块连接；电源接口分别给各功能部件供电；四种工作模块包括常规波形输出器、常用波形输出器、地震波形输出器和测频计数器。本发明简化了地震仪表系统的测试设备和测试过程；能存储和输出真实的地震波形数据；用于检测地震仪表系统对干扰信号的甄别能力，以提高地震仪表系统的可靠性。
文档编号G01V13/00GK103033854SQ20121054136
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者陈志高, 夏界宁, 邹彤, 蒋冰莉, 杨江, 杨建 , 吴鹏, 郭唐永, 项大鹏 申请人:中国地震局地震研究所