CN201773187U - 单通道微地震数据采集器 - Google Patents

Abstract

一种单通道微地震数据采集器，包括主板1、GPS天线2、LED显示和按键面板3、U盘4。所述主板1分别与GPS天线2、LED显示和按键面板3、U盘4并行连接为一体。本实用新型对一路模拟差分信号进行24位模拟/数字转换，并进行连续地数据采集和存储。本实用新型具有程控增益放大功能、站点编号设置功能、GPS授时和定位功能，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1～4000SPS(采样点数/秒)之间选择，模数转换精度高、噪声低，整机功耗低、重量轻、现场安装连接方便。适于在野外需要大量站点大范围的监测施工中应用，特别适宜于油气井水力压裂过程的微地震监测。

Description

单通道微地震数据采集器

一、技术领域

本实用新型涉及微地震数据采集仪器，特别涉及一种单通道微地震数据采集器。

二、背景技术

石油开采中，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，具有GPS授时和数据存储功能。现有一种主要用于天然地震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。

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24位单通道模拟/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，包括主板、GPS天线、LED显示和按键面板、U盘。所述主板分别与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及与其并行连接并控制的8位拨码开关、数字滤波器、GPS模块、U盘读写模块，数字滤波器分别与PGA和24位ADC相连接，电源电路与上述各单元相连接，将电池电压转换为各种电平的电压。所述主板的GPS模块与GPS天线相连接，用于获取GPS坐标和时间。所述主板的处理器与LED显示和按键面板相连接，用于进行信息显示和按键控制。所述主板的U盘读写模块与U盘相连接，用于进行U盘数据存储。所述传感器信号通过PGA，PGA顺次与24位ADC和数字滤波器相连接。所述PGA使用的芯片是CS3301A，24位ADC使用的芯片是CS5373A，数字滤波器使用的芯片是CS5378。所述传感器信号为振动传感器信号或任何一路模拟信号。

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24位ADC，其中1位是符号位，23位是数据，转换的数据是24位补码形式；

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1～4000SPS(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，可以按设定时间长度分割保存文件，可以连续采集和存储；

8、模数转换精度高、噪声低，整机功耗低、重量轻；

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，便于野外需要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、附图说明

图1为本实用新型的一种实施例结构示意图

图2为按图1所示的电源电路结构示意图

五、具体实施方式

参阅图1-图2，一种微地震数据采集器，包括主板1、GPS天线2、LED显示和按键面板3、U盘4，其特征在于所述主板1分别与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及与其并行连接并控制的8位拨码开关11、数字滤波器18、GPS模块12、U盘读写模块13，数字滤波器18分别与PGA 16和24位ADC 17相连接，电源电路15与上述各单元相连接，将电池电压转换为各种电平的电压。主板1的GPS模块12与GPS天线2相连接，用于获取GPS坐标和时间。所述主板1的处理器14与LED显示和按键面板3相连接，用于进行信息显示和按键控制。主板1的U盘读写模块13与U盘4相连接，用于进行U盘数据存储。所述传感器信号通过PGA 16，PGA 16顺次与24位ADC 17和数字滤波器18相连接。PGA 16使用的芯片是CS3301A，24位ADC 17使用的芯片是CS5373A，数字滤波器18使用的芯片是CS5378。传感器信号为振动传感器信号或任何一路模拟信号。

运行时，PGA 16对传感器信号进行放大，通过24位ADC 17进行模拟/数字转换，数字滤波器18控制PGA16的放大倍数，并对24位ADC17转换的数据进行数字滤波。处理器14与数字滤波器18连接并进行控制。处理器14通过GPS模块12读取GPS时间和坐标数据，将数字滤波器18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。

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。PGA 16：芯片采用CS3301A，该芯片具有1～64倍的程控增益放大器(PGA)。24位ADC 17：采用芯片CS5373A，对一个模拟信号进行24位模拟/数字转换。数字滤波器18：对24位ADC 17的转换结果进行多级数字滤波。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工O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13：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。

Claims (8)

1.一种单通道微地震数据采集器，包括主板、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所述的单通道微地震数据采集器，其特征在于所述主板包括处理器及与其并行连接并控制的8位拨码开关、数字滤波器、GPS模块、U盘读写模块，数字滤波器分别与PGA和24位ADC相连接，电源电路与上述各单元相连接，将电池电压转换为各种电平的电压。

3.根据权利要求1或2所述的单通道微地震数据采集器，其特征在于所述主板的GPS模块与GPS天线相连接，用于获取GPS坐标和时间。

4.根据权利要求1和2所述的单通道微地震数据采集器，其特征在于所述主板的处理器与LED显示和按键面板相连接，用于进行信息显示和按键控制。

5.根据权利要求1和2所述的单通道微地震数据采集器，其特征在于所述主板的U盘读写模块与U盘相连接，用于进行U盘数据存储。

6.根据权利要求1或2所述的单通道微地震数据采集器，其特征在于所述传感器信号通过PGA，PGA顺次与24位ADC和数字滤波器相连接。

7.根据权利要求1或2所述的单通道微地震数据采集器，其特征在于所述PGA使用的芯片是CS3301A，24位ADC使用的芯片是CS5373A，数字滤波器使用的芯片是CS5378。

8.根据权利要求1所述的单通道微地震数据采集器，其特征在于所述传感器信号为振动传感器信号或任何一路模拟信号。

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