CN105301632B - 一种地震前兆舒曼谐振垂直电场接收设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地震前兆舒曼谐振垂直电场接收设备，包括T型天线组件、信号调理模块、模数转换模块和分析主机，所述信号调理模块包括前置放大电路单元、50Hz陷波电路单元和低通滤波电路单元；所述T型天线组件与前置放大电路单元的输入端相连，所述前置放大电路单元的输出端与50Hz陷波电路单元的输入端相连，所述50Hz陷波电路单元的输出端与所述低通滤波电路单元的输入端相连，所述低通滤波电路单元的输出端与所述模数转换模块的输入端相连，所述模数转换模块的输出端与所述分析主机相连，简化T型天线组件和信号调理模块，易于实现，无需庞大的理论计算，三步即可得到合适的模拟信号，最后从所得功率谱可看出低噪声高质量的舒曼谐振。

Description

一种地震前兆舒曼谐振垂直电场接收设备

技术领域

本发明涉及地震预测预报领域，尤其涉及一种地震前兆舒曼谐振垂直电场接收设备。

背景技术

日本研究者在地面设置ULF/ELF磁场接收仪器，发现接收信号存在可能与地震活动相关的舒曼谐振异常，并进行了震例对比和统计特性研究，哈工大（威海）与日本合作，2009年建立了我国第一个中日合作的SR监测站。

目前主要利用高频电磁波与舒曼谐振的非线性作用，接收调制高频波从而获得舒曼谐振，理论计算十分复杂，且不易实施，其观测设备采用正交偶极子天线，接收我国BPM短波授时信号提取舒曼谐振，工程计算庞大，解调数据处理方法复杂，此方法受人为噪声干扰严重，无法获得较好观测效果。

发明内容

本发明解决的技术问题是：现有ULF/ELF磁场接收设备采用正交偶极子天线，结构复杂，抗干扰能力差，接收灵敏度低，对地理环境要求高，解调提取设备也复杂，且只能接收4阶舒曼谐振信号。

为了解决以上问题，本发明提供的技术方案是：一种地震前兆舒曼谐振垂直电场接收设备，包括T型天线组件、信号调理模块、模数转换模块和分析主机，所述信号调理模块包括前置放大电路单元、50Hz陷波电路单元和低通滤波电路单元；

所述T型天线组件与前置放大电路单元的输入端相连，所述前置放大电路单元的输出端与50Hz陷波电路单元的输入端相连，所述50Hz陷波电路单元的输出端与所述低通滤波电路单元的输入端相连，所述低通滤波电路单元的输出端与所述模数转换模块的输入端相连，所述模数转换模块的输出端与所述分析主机相连。

进一步的，所述T型天线组件包括两根架杆、引线和T型天线，所述两根架杆均垂直于地，所述T型天线的水平部分的两端分别被引线牵引且固定在架杆上，所述T型天线位于两架杆之间，所述T型天线的垂直部分的终端与前置放大电路单元的输入端连接。采用此天线，由原先的复杂正交偶极子天线简化为T型天线，由两根天线减少为一根，由五根架杆减少为两根，所以舒曼谐振接收天线更加易于实现。

进一步的，所述信号调理模块还包括供电电路单元，所述供电电路单元只为所述信号调理模块供电，而模数转换模块为数字录音机。此结构使得信号调理模块和模数转换模块均为一个独立的部件，便于维护和检修。

进一步的，所述模数转换模块为MicroTrack Ⅱ数字录音机。MicroTrack Ⅱ数字录音机为专业的数字录音设备，降低模数转化的失真度。

进一步的，所述分析主机是安装有spectrogram软件的计算机，通过 spectrogram软件完成观测数据的存储、实时显示与频谱分析。

进一步的，一种地震前兆舒曼谐振垂直电场接收设备还包括电源模块，所述电源模块为信号调理模块和模数转换模块供电。这样做可以将T型天线组件、信号调理模块和模数转换模块做成一个独立的设备，便于使用。

与现有技术相比，相比于现在接收短波BPM授时信号的复杂正交偶极子天线，本发明采用T型天线组件结构十分简单； 2.相比于现有复杂的解调提取电路，本发明自行设计了具有较低噪声信号的信号调理模块，主要包括前置放大电路单元、50Hz陷波电路单元、低通滤波电路单元以及供电电路单元四部分；3.将天线中间通过同轴电缆接入前置放大电路单元，同时将设备接地，通过放大，滤波、陷波后将合适的模拟信号接入专业的数字录音设备MicroTrack Ⅱ数字录音机，实现模数转化。4.最后以USB接口连接计算机，通过spectrogram软件完成观测数据的存储、实时显示与频谱分析。本发明采用T型天线组件，由两根天线减少为一根，由五根架杆减少为两根，所以舒曼谐振接收天线更加易于实现，信号调理模块得以极大简化，无需庞大的理论计算，三步即可得到合适的模拟信号，最后从所得功率普可看出低噪声高质量的舒曼谐振，可以记录5阶的舒曼谐振信号，见图3。

附图说明

图1 本发明的结构示意图；

图2 本发明中所示T型天线的结构示意图；

图3 本发明中显示的舒曼谐振图。

具体实施方式

结合附图，对本发明的具体实施方式进行具体说明；

如图1，一种地震前兆舒曼谐振垂直电场接收设备，包括T型天线组件、信号调理模块、模数转换模块和分析主机，所述信号调理模块包括前置放大电路单元、50Hz陷波电路单元和低通滤波电路单元；

所述T型天线组件与前置放大电路单元的输入端相连，所述前置放大电路单元的输出端与50Hz陷波电路单元的输入端相连，所述50Hz陷波电路单元的输出端与所述低通滤波电路单元的输入端相连，所述低通滤波电路单元的输出端与所述模数转换模块的输入端相连，所述模数转换模块的输出端与所述分析主机相连。 具体的，所述分析主机是安装有spectrogram软件的计算机，通过 spectrogram软件完成观测数据的存储、实时显示与频谱分析，其中，spectrogram软件为通用软件。

如图2，所述T型天线组件包括两根架杆3、引线1和T型天线2，所述两根架杆3均垂直于地4，所述T型天线2的水平部分的两端分别被引线1牵引且固定在架杆3上，所述T型天线2位于两架杆3之间，所述T型天线2的垂直部分的终端与前置放大电路单元的输入端连接，具体的，所述T型天线2的垂直部分的终端通过同轴电缆与前置放大电路单元的输入端连接。

具体地，将两根引线分别穿过两根鱼竿式架杆顶端滑轮，两引线一端分别捆绑于架杆上，两引线的自由端分别与天线相连，每根架杆采用三角拉线固定，两两固定角相距120 度，一边升起架杆一边调节固定架杆，使之垂直地面，然后当架杆升至15米后锁死架杆，拉动捆绑于架杆之上的引线将天线升至架杆顶端中心。

优选的，所述信号调理模块还包括供电电路单元，所述供电电路单元只为所述信号调理模块供电，而模数转换模块为数字录音机。此结构使得信号调理模块和模数转换模块均为一个独立的部件，便于维护和检修。

为了降低模数转化的失真度，所述模数转换模块为MicroTrack Ⅱ数字录音机，因为MicroTrack Ⅱ数字录音机为专业的数字录音设备。

为了将T型天线组件、信号调理模块和模数转换模块做成一个独立的设备，便于使用，也可以设置电源模块为信号调理模块和模数转换模块供电。

需要理解的是：上述实施方式对本发明的涉及思路做了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合，增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种地震前兆舒曼谐振垂直电场接收设备，其特征在于，包括T型天线组件、信号调理模块、模数转换模块和分析主机，所述信号调理模块包括前置放大电路单元、50Hz陷波电路单元和低通滤波电路单元；所述T型天线组件与前置放大电路单元的输入端相连，所述前置放大电路单元的输出端与50Hz陷波电路单元的输入端相连，所述50Hz陷波电路单元的输出端与所述低通滤波电路单元的输入端相连，所述低通滤波电路单元的输出端与所述模数转换模块的输入端相连，所述模数转换模块的输出端与所述分析主机相连，所述T型天线组件包括两根架杆、引线和T型天线，所述两根架杆均垂直于地，所述T型天线的水平部分的两端分别被引线牵引且固定在架杆上，所述T型天线位于两架杆之间，所述T型天线的垂直部分的终端与前置放大电路单元的输入端连接，还包括电源模块，所述电源模块为信号调理模块和模数转换模块供电，所述信号调理模块还包括供电电路单元，所述供电电路单元只为所述信号调理模块供电，而模数转换模块为数字录音机。

2.如权利要求1所述的一种地震前兆舒曼谐振垂直电场接收设备，其特征在于，所述模数转换模块为MicroTrackⅡ数字录音机。

3.如权利要求2所述的一种地震前兆舒曼谐振垂直电场接收设备，其特征在于，所述分析主机是安装有spectrogram软件的计算机。