专利名称：地震前兆电磁波监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采集记录与地震有关的电磁波脉冲的仪器。
背景技术：
国内外很多地震例子和实验室都证实地震在孕育过程中都产生电磁波辐射，电磁波将会成为一种有希望的地震短临预报手段之一。因此，记录和分析超低频的电磁波变化，可以了解地震孕育、发生的变化过程，从而进行地震监测和预报。
目前，我国地震部门记录电磁波的仪器有模拟记录和数字记录两种，数字记录的仪器也有几种类型，面向不同的研究单位需要。有些仪器把电磁波每一个波形的频率和振幅都保存下来，导致数据量非常庞大，仪器要涉及计算机、硬盘等外部设备，成本很高；有些仪器对低于某一界限的电磁波不保存，只保存超过界限的，从而减少数据量，但这种仪器仍必须以硬盘等存贮介质为辅助，成本也较高；不少电磁波仪器没有提供远程传输数据的能力，不能实现联网；也有一些仪器即使可以远程传输数据，但必须依靠连接计算机才能完成，增加了传输通信的故障率；还有一些仪器输入信号的放大倍数固定不变或随意改变，这不利于不同环境下多台仪器的资料进行对比，降低资料分析利用。
实用新型内容本实用新型的目的是克服上述已有技术的不足之处，提供一种工作稳定、故障少、容易安装、操作简单、容易管理，便于分析处理的地震前兆电磁波监测仪。而且，能够具有远程传输数据能力，以便实现数据快速传递。
本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的地震前兆电磁波监测仪，包括有电磁波信号探头，机壳，机壳上的按钮、指示灯、显示屏，及装于机壳内的控制电路，其中控制电路包括有常规的单片机控制电路、模数转换电路、时钟电路、键盘输入电路、通讯控制电路、LED显示电路，单片机控制电路是主控电路，由单片微型计算机芯片、存贮器、译码器、地址锁存器及其外围元件组成，其特征在于还设有过滤大于20赫兹频率的数字滤波电路，电磁波信号探头获得的信号先输入一级放大电路，再送入过滤大于20赫兹频率的数字滤波电路，再经二级放大电路放大，然后输入模数(A/D)转换电路，再送入单片机控制电路，记录的结果存入E2PROM存贮器。进一步地，还设有计算机接口电路，通过单片机控制电路的串行接口电路输出，连接台式计算机。
本实用新型的优点是对于大于20赫兹的频率具有很好的滤波作用；保存脉冲在四个强度范围的脉冲次数的方法既抓住了脉冲的特点，又减轻了数据量；仪器具有运行稳定可靠、运行连续率高、安装维护简便等特点；具备了电话拨号远程数据调用功能，实现了数字化无人值守观测。它是适合于在地方地震部门推广使用的一种地震前兆监测仪器。
图1是本实用新型的外观示意图；图2是本实用新型的电路框图；图3是本实用新型的电路原理图；图4是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
本电磁波监测仪采用了先进的电子技术、计算机技术及通讯技术。仪器组成有单片机控制电路、放大电路、数字滤波电路、模数(A/D)转换电路、实时钟电路、键盘输入电路、自动复位电路、计算机接口电路、通讯控制电路、LED显示电路。其中，单片机控制电路是仪器的主控电路，由单片微型计算机芯片、存贮器、译码器、地址锁存器及其外围元件组成。
单片机控制电路是仪器的核心，它由微机处理器CPU-78E52和E2PROM存贮器AT28C256及其他外围元件组成，记录结果被存贮于存贮器中，CPU负责处理脉冲分类、统计数据、显示数据、数据通讯、按键处理等功能。
一级和二级放大电路主要由专用的仪表测量放大芯片INA126P和LM32组成，设计了高精度、高稳定性、低功耗、低漂移的双端输入放大电路，放大倍数8000倍。二级放大设计成1至9倍，用户可通过仪器面板上的按键进行设置。
滤波电路，为了滤0～20赫兹以外的干扰成分，采用美国MAXIM公司的八阶开关电容式数字滤波芯片MAX294和LM324组成，设计成一个拐点频率灵活设定的高精度的高阶低通滤波器。
模数(A/D)转换电路主要由4053和TLC549组成，将模拟电压信号的大小转换成数字形式。
实时钟电路主要由美国DALLAS公司实时时钟芯片组成，具有百年日历，掉电后照常行走，保证时间日期的准确性。
LED显示电路由74HC595组成，六位LED显示用于显示监测数据和日期时间。
键盘输入电路由74HC245和74HC30组成，六个输入按键完成查阅数据、设定时间和设定放大倍数等功能。
自动复位电路，采用美国XICOR公司的μP监控芯片，设计了一个集上电复位、电源监控、WATCHDOS(看门狗)电路于一体的单片机监控电路，能在程序失控下自动唤醒CPU并重新进入正常测量任务工作。
通讯控制电路，采用网络连接控制器NETJET通讯控制卡，利用电话线可完成拨号、传输数据、挂机等功能。
稳压电源电路由整流、滤波和LM7806等组成，并接有干式6V免维护充电后备电池，保证电源稳定持续。
计算机接口电路，通过单片机控制电路的串行接口电路输出，连接台式计算机。
工作原理及流程该仪器是一台电磁波脉冲次数数字化记录仪，记录每小时小于20赫兹电磁波脉冲在四个强度范围的脉冲次数，每小时统计一次结果。仪器的工作原理及流程是电磁波信号被探头接收，探头内的线圈感应产生微弱的电压信号，经电缆从仪器的输入口输入。仪器以0.05秒的时间间隔接收信号，信号经一级放大8000倍之后，信号的幅度被大大提高，之后，信号经过滤波器，把频率大于20赫兹的信号剔除，保留20赫兹及以下频率的信号。将这些信号再次放大，放大倍数为1至9倍，这时放大后的信号仍然是模拟量，经过模数转换后，得到了一个以数字表示的电压幅度值。这个数值通过数据线送入CPU微处理器中，交给CPU进行统计和处理。CPU先判断这个电压幅度值，分别比较它与四个强度范围(大于0伏、大于1.5伏、大于3伏、大于4.5伏)的大小，如果大于或等于某个强度范围，就在CPU相应的临时统计单元，脉冲记录次数增加一次。如此循环不断地工作，一个一个地累加，当满一个小时之后，CPU把统计的结果放入E2PROM存贮器相应的单元中保存，CPU的临时统计单元清零，又开始下一个小时的脉冲统计。这样，就实现了记录每个月里小于20赫兹电磁波每小时的脉冲在四个强度范围的脉冲变化次数。由于存贮器把存放某日某一时间的单元设成是固定的，这样，仪器会按时间顺序每小时更新它所对应的单元数据，每月只更新一次，即某个月的数据将维持到下个月同一时间才被更新，所以数据在仪器内可以保存一个月。
功能作用本实用新型的仪器在佛山市范围内共有8个地震前兆监测站先后安装了这种仪器，监测站平时不用专人管理，实现了无人值守监测；设在市地震局的监测中心通过电话线定期对8个监测站接收数据，实现了数据快速传输；运用配套的计算机软件可以对监测数据进行进一步的分析处理，非常快捷方便。经专家确认，这仪器接收过一次与地震发生过程有关的电磁波变化信息，从而提前做好准备措施。仪器的研制成功，大大提高了我市地震监测预报能力，对地震监测预报、减少地震对社会造成的损失、保障人民群众财产生命安全，体现出巨大的社会效益。
本实用新型的特点是一是能有效的滤除大于20赫兹的频率脉冲，保留20赫兹及以下的频率；二是保存每小时小于20赫兹电磁波的脉冲在四个强度范围的脉冲次数；三是记录结果在仪器内可以保存一个月，不会因停电或搬迁而掉失；四是仪器内保存的数据可以通过手工查阅、与计算机连接或通过电话线远程传输三种方式获得；五是仪器输入信号的放大倍数是数字化可调的，便于资料可对比性。这种仪器成本低、自动化程度高、可以远程传输数据，充分体现出简便、实用、先进的特性，解决了地方地震部门开展自动化地震监测、快速数据传输等问题，为提高地方地震部门监测能力创造了条件。
权利要求1.地震前兆电磁波监测仪，包括有电磁波信号探头，机壳，机壳上的按钮、指示灯、显示屏，及装于机壳内的控制电路，其中控制电路包括有常规的单片机控制电路、模数转换电路、时钟电路、键盘输入电路、通讯控制电路、LED显示电路，单片机控制电路是主控电路，由单片微型计算机芯片、存贮器、译码器、地址锁存器及其外围元件组成，其特征在于还设有过滤大于20赫兹频率的数字滤波电路，电磁波信号探头获得的信号先输入一级放大电路，再送入过滤大于20赫兹频率的数字滤波电路，再经二级放大电路放大，然后输入模数(A/D)转换电路，再送入单片机控制电路，记录的结果存入E2PROM存贮器。
2.根据权利要求1所述的电磁波监测仪，其特征是还设有计算机接口电路，通过单片机控制电路的串行接口电路输出，连接台式计算机。
专利摘要本实用新型涉及地震前兆电磁波监测仪，包括有电磁波信号探头，机壳，机壳上的按钮、指示灯、显示屏，及装于机壳内的控制电路，其中控制电路包括有常规的单片机控制电路、模数转换电路、时钟电路、键盘输入电路、通讯控制电路、LED显示电路，还设有过滤大于20赫兹频率的数字滤波电路，电磁波信号探头获得的信号先输入一级放大电路，再送入过滤大于20赫兹频率的数字滤波电路，再经二级放大电路放大，然后输入模数转换电路，再送入单片机控制电路，记录的结果存入E2PROM存贮器，具有成本低、自动化程度高、可以远程传输数据，简便、实用、先进的特性，解决了地方地震部门开展自动化地震监测、快速数据传输等问题。
文档编号G01V1/18GK2786645SQ20042009597
公开日2006年6月7日 申请日期2004年12月6日 优先权日2004年12月6日
发明者廖华康, 刘庆东, 邱熙, 许勤, 司徒建彬 申请人:佛山市地震局