专利名称：微地震数据采集器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及需要多站点独立采集，采集完成后进行多站点数据时间同步的应 用，如油气井水力压裂过程的微地震监测应用的微地震信号实时数据采集与记录系统，特 别涉及一种微地震数据采集器。
二背景技术：
油气井水力压裂过程的微地震监测需要大量监测站点，为便于现场施工，需要微 地震数据采集器精度高、噪声低、功耗低、重量轻、成本低，具有GPS授时和数据存储功能。 现有的微地震数据采集器主要分为两类，一类是天然地震用的三分量地震数据采集器，主 要由三分量地震传感器和3/6通道采集器组成，目的是利用现有设备进行监测，但此类采 集器存在着如下的缺点或不足①成本高；②功耗高；③无法采用大量站点进行监测施工。 另一类是多通道的地震数据采集器，主要由传感器和多通道(多达几十个)采集器构成，目 的是用一个采集器连接很多传感器，其缺点或不足是各传感器与采集器之间需要有线连 接，不适合于野外大面积范围内的施工。
三、发明内容本实用新型的目的是提供一种微地震数据采集器，采用32位模拟/数字转换器 (ADC)进行模拟信号的数字化，采用单片机进行控制，用GPS模块获取坐标和时间，用优盘 进行数据文件存储的结构，有效地克服或避免上述现有技术中存在的缺点或不足。本实用新型所述的微地震数据采集器，包括信号传感器、主板、GPS天线、LED显示 和按键面板、U盘。所述主板分别与信号传感器、GPS天线、LED显示和按键面板、U盘并行 连接为一体。其中，所述主板包括处理器14及与其并行连接的拨码开关、GPS模块、32位ADC、 U盘读写模块相连接并控制，电源电路与主板的各单元相连接。所述主板的GPS模块与GPS 天线相连接，主板的处理器与LED显示和按键面板相连接，主板的U盘读写模块与U盘相连 接。所述信号传感器为振动传感器或任何具有一路模拟信号输出的传感器。如普通的动圈 式检波器。所述32位ADC为采用ADS1282芯片的转换器。所述处理器为C8051F005单片 机，对系统各部分进行控制。所述GPS模块为获取GPS信息的uBlox公司的RCB-4H模块。 所述U盘读取模块为CH735模块。本实用新型与现有技术相比较具有如下优点1、具有一个差分模拟信号输入通道，可以连接任何具有一路差分模拟信号输出的 振动传感器，如普通的动圈式检波器；2、具有程控增益放大器功能，可以通过电路板上的三位拨码选择1、2、4、8、16、32、 64倍信号放大；3、具有站点编号设置功能，采用5位拨码开关设置站点编号，编号范围0 31 ；4、具有32位ADC，其中1位是符号位，31位是数据，转换的数据是32位补码形式；
3[0011]5、具有硬件数字滤波器，可以选用线性相位滤波或最小相位滤波，数据采样率可 以在250 4000SPS (采样点数/秒)之间选择；6、具有GPS授时和定位功能，数据起始时间和站点GPS坐标写入文件；7、采集的数据以文件形式存储到优盘里，每25分钟的数据保存为一个文件，然后 自动创建新的文件，以实现连续采集；8、模数转换精度高、噪声低，整机功耗低、重量轻、成本低；9、每个采集器记录的文件里有GPS时间和坐标信息，单个站点独立工作，便于野 外大量站点大范围的监测施工，特别是油气井水力压裂过程的微地震监测；10、现场安装连接方便。
四
图1为本实用新型的一种实施例结构示意图图2为安图1所示的电源部分结构示意图图3为安图1所示的按键和显示面板电路原理结构示意图。
五具体实施方式
参阅图1-图3，一种微地震数据采集器，包括信号传感器5、主板1、GPS天线2、LED 显示和按键面板3、U盘4。主板1分别与信号传感器5、GPS天线2、LED显示和按键面板3、 U盘4并行连接为一体。主板1包括处理器14及与其并行连接的拨码开关11、GPS模块12、32位ADC13、U 盘读写模块16相连接并控制，电源电路15与主板1的各单元相连接。主板1的GPS模块 12与GPS天线2相连接，主板1的处理器14与LED显示和按键面板3相连接，主板1的U 盘读写模块16与U盘4相连接。信号传感器5为振动传感器或任何具有一路模拟信号输 出的传感器，如普通的动圈式检波器。32位ADC13为采用ADS1282芯片的转换器。处理器 14为C8051F005单片机，对系统各部分进行控制。GPS模块12为获取GPS信息的uBlox公 司的RCB-4H模块。U盘读取模块16为CH735模块。运行时，32位ADC13将信号传感器5的模拟信号转换为数字信号，并通过处理器 14进行控制、数据读取和存储。处理器14还控制一个GPS模块12用于读取GPS信息。处 理器14通过GPS模块12读取6PS时间和坐标数据，将32位ADC13的转换结果存储到U盘 4里。系统可以通过电路上的8位拨码开关11设置站点编号和PGA倍数，3位用于设置PGA 倍数，范围是1 64倍，5位用于设置站点编号，范围是0 31。电源电路15由电池盒供电，电池电压6 9V，电池盒上带有电源开关。保险丝提 供电源反接保护，避免电源反接时烧毁整个电路。LT1763(1)将+6 9V电压变换为+2. 5V 稳压，LT1763 (2)将+6 9V电压变换为+3. 3V稳压，LT1763 (3)将+6 9V电压变换为+5V 稳压，LT1019将+5V稳压变换为+2. 5V参考电压，MAX889T将+5V电压变换为-5V电压， LT1964将-5V电压变换为-2. 5V稳压。LED显示和按键面板3电路图中，LED显示和按键面板通过一个10针排线与主板 连接，其电路板安装在仪器面板上，用于对系统进行控制和显示状态。面板上有“开始”和 “停止”两个按键，用于控制开始和停止采集。有5个LED用于显示系统状态，即“U盘指示” LED用于显示U盘状态，“GPS指示” LED用于显示GPS信号状态，“采集指示” LED用于 显示是否正处于采集状态，“检波器LED”显示检波器是否已连接。 各单元的功能如下电源电路15 将电池的6 9V电压转换为各种稳定电平电压 供电路板上各器件使用。32位ADC13 芯片采用ADSU82，该芯片具有1 64倍的程控增 益放大器(PGA)、32位模拟/数字转换器和硬件Sinc+FIR+nR多级数字滤波器。处理器14 也即单片机单片机采用C8051F005芯片，负责控制电路各个部分。8位拨码开关11 与单 片机的普通数字IO 口连接，其中3位用于设置PGA倍数，5位用于设置站点编号。GPS模块 12 采用uBlox的RCB4H模块，通过UART接口与单片机连接，提供GPS时间和坐标信息。GPS 天线2 与GPS模块12相连接，用于获取GPS信号。U盘读写模块16 采用CH735模块，通 过SPI接口与单片机连接，用于读写U盘4。U盘4 与U盘模块16的USB接口连接，用于 数据存储。LED显示和按键面板3 该面板通过一个10针排线与主板1连接，有“开始”和 “停止”按键控制数据采集的开始和停止，有几个LED显示系统状态。
权利要求1.一种微地震数据采集器，包括信号传感器、主板、GPS天线、LED显示和按键面板、U 盘，其特征在于所述主板分别与信号传感器、GPS天线、LED显示和按键面板、U盘并行连接 为一体。
2.根据权利要求1所述的微地震数据采集器，其特征在于所述主板包括处理器及与其 并行连接的拨码开关、GPS模块、32位ADC、U盘读写模块相连接并控制，电源电路与上述各 单元相连接。
3.根据权利要求1所述的微地震数据采集器，其特征在于所述主板的GPS模块与GPS 天线相连接，主板的处理器与LED显示和按键面板相连接，主板的U盘读写模块与U盘相连接。
4.根据权利要求1所述的微地震数据采集器，其特征在于所述信号传感器为振动传感 器或任何具有一路模拟信号输出的传感器。
5.根据权利要求1或2所述的微地震数据采集器，其特征在于所述32位ADC13为 ADS1282 芯片。
专利摘要一种微地震数据采集器，包括信号传感器、主板、GPS天线、LED显示和按键面板、U盘。所述主板1分别与信号传感器、GPS天线、LED显示和按键面板、U盘并行连接为一体。本实用新型具有程控增益放大器功能、站点编号设置功能、硬件数字滤波器，可以选用线性相位滤波或最小相位滤波，数据采样率可以在250～4000SPS(采样点数/秒)之间选择、GPS授时和定位功能、自动创建新的文件、连续采集、模数转换精度高、噪声低、功耗低、重量轻、成本低、现场安装连接方便，广泛在野外大量站点大范围的监测施工中应用，特别适宜于在油气井水力压裂过程的微地震监测中应用。
文档编号G01V1/18GK201819992SQ201020286630
公开日2011年5月4日 申请日期2010年8月5日 优先权日2010年8月5日
发明者周瑶琪, 王维波 申请人:东营感微科技开发有限责任公司