Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для обеспечения сбора и передачи данных при мониторинге природных и техногенных процессов, сопровождающихся эмиссией инфразвука (взрывы, землетрясения, деструкция ледников).The invention relates to the field of geophysics and can be used to ensure the collection and transmission of data when monitoring natural and man-made processes, accompanied by the emission of infrasound (explosions, earthquakes, destruction of glaciers).
В настоящее время регистрация инфразвука осуществляется с помощью микрофонов или микробарографов, помещенных в стационарно установленные камеры, которые соединены с системой трубчатых фильтров, подавляющих ветровые помехи. Для передачи инфразвуковых сигналов со всех стационарных устройств в центральную систему сбора используются заглубленные в почву или расположенные на поверхности, длинные кабельные соединения, а также неспециализированные аналого-цифровые преобразователи и внешние GPS-приемники (Асминг В.Э. и др. О результатах наблюдений на Апатитском сейсмоинфразвуковом комплексе. / Вестник МГТУ, Мурманск, 2008, том 11, Выпуск 3, с. 512-518). Наряду со стационарными группами, для приема инфразвуковых сигналов, применяются переносные микрофоны, однако для последующей передачи сигналов в пункт сбора инфразвуковой информации, также используются кабельные соединения (Eugene Т. Herrin et. all. High-altitude infrasound calibration experiments. / Acoustics Today, April 2008, Vol. 4, p. 9-20). На установку и отладку этих систем требуются большие трудовые и материальные затраты.Currently, infrasound is recorded using microphones or microbarographs placed in stationary cameras, which are connected to a system of tubular filters that suppress wind noise. To transmit infrasound signals from all stationary devices to the central collection system, long cable connections buried in the soil or located on the surface, as well as non-specialized analog-to-digital converters and external GPS receivers are used (Asming V.E. et al. On the results of observations on Apatity seismic infrasound complex./ Vestnik MSTU, Murmansk, 2008, Volume 11, Issue 3, pp. 512-518). Along with stationary groups, portable microphones are used to receive infrasound signals, however, cable connections are also used for subsequent signal transmission to the infrasound information collection point (Eugene T. Herrin et. All. High-altitude infrasound calibration experiments. / Acoustics Today, April 2008, Vol. 4, p. 9-20). The installation and debugging of these systems requires large labor and material costs.
Для мониторинга природных и техногенных явлений, генерирующих инфразвук, предлагается использовать бескабельную переносную систему регистрации инфразвуковых сигналов, которая позволяет получать и передавать цифровые инфразвуковые данные посредством радиосвязи.To monitor natural and man-made phenomena that generate infrasound, it is proposed to use a cordless portable system for registering infrasound signals, which allows you to receive and transmit digital infrasound data via radio.
Техническим результатом системы является получение и передача цифровых инфразвуковых данных посредством радиосвязи в заданный промежуток времени. Результат достигается за счет использования трех модульных радиомикрофонов, каждый из которых включает необходимые функциональные блоки и передает данные по радиосвязи в приемник сигналов - базовый модуль, который содержит контроллер управления, передающий инфразвуковые сигналы, поступающие по радиосвязи от модульных радиомикрофонов, в компьютер.The technical result of the system is the receipt and transmission of digital infrasound data via radio communication in a given period of time. The result is achieved through the use of three modular radio microphones, each of which includes the necessary functional units and transmits data by radio to a signal receiver - a basic module that contains a control controller that transmits infrasound signals received by radio from modular radio microphones to a computer.
Преимущество изобретения. Бескабельная переносная инфразвуковая система, состоящая из трех устройств, названных модульными радиомикрофонами, передающих данные по радиосвязи в приемник сигналов - базовый модуль, позволяет получать в реальном времени и передавать инфразвуковую информацию, значительно повышая качество и оперативность измерений.The advantage of the invention. A cordless portable infrasound system consisting of three devices called modular radio microphones that transmit radio data to a signal receiver - the basic module - allows you to receive and transmit infrasound information in real time, significantly improving the quality and efficiency of measurements.
Основой конструкции каждого из трех модульных радиомикрофонов (фиг. 1) является поляризованный микрофон свободного поля, используемый совместно с микрофонным усилителем 1. Для согласования выходного импеданса микрофонного усилителя с входным импедансом аналого-цифрового преобразователя применен повторитель на операционном усилителе 2. Аналого-цифровой преобразователь 3 построен с использованием микросхемы, представляющей собой 24-битный преобразователь последовательного приближения (SAR). Результат преобразования через блок гальванической развязки 4 посредством последовательного синхронного интерфейса поступает в контроллер управления 5 на 32-битном микропроцессоре. К контроллеру также подключены модули GPS-приемника 6 и радиомодема 7, работающего на индивидуальной для каждого из трех модульных радиомикрофонов частоте. Микропрограмма контроллера позволяет при помощи GPS-приемника синхронизовать поступающие с АЦП данные с точным временем и определять координаты позиции данного устройства, а также через радиомодем передавать пакеты данных в базовый модуль. Преобразователь основных напряжений 8 создает необходимое количество и качество питающих напряжений для всех отдельных блоков от индивидуального аккумулятора 9, размещенного в этом же корпусе модульного радиомикрофона.The basis of the design of each of the three modular radio microphones (Fig. 1) is a polarized free field microphone used in conjunction with microphone amplifier 1. To match the output impedance of the microphone amplifier with the input impedance of an analog-to-digital converter, a repeater is used on the operational amplifier 2. Analog-to-digital converter 3 built using a microchip, which is a 24-bit serial proximity converter (SAR). The result of the conversion through the galvanic isolation unit 4 via a serial synchronous interface is supplied to the control controller 5 on a 32-bit microprocessor. Modules of the GPS receiver 6 and the radio modem 7 are also connected to the controller, operating at an individual frequency for each of the three modular radio microphones. The controller firmware allows using the GPS-receiver to synchronize the data received from the ADC with the exact time and determine the position coordinates of this device, as well as transmit data packets to the base module via a radio modem. The main voltage transformer 8 creates the necessary quantity and quality of supply voltages for all individual blocks from an individual battery 9, located in the same housing of a modular radio microphone.
Базовый модуль (фиг. 2) содержит три радиомодема 11, 12 и 13, каждый из которых принимает радиосигналы с данными от соответствующих им по передающей частоте модульных радиомикрофонов; контроллер управления 14, выполняющий прием пакетов от радиомодемов; преобразователь основных напряжений питания 15, осуществляющий питание базового модуля от компьютера; конвертер СОМ-интерфейса в интерфейс USB 16, посредством которого выполняется передача данных от контроллера управления в компьютер 17, причем, базовый модуль связан с компьютером через преобразователь основных напряжений питания, при этом модульный радиомикрофон имеет аккумулятор, обеспечивающий радиомикрофон питанием через преобразователь основных напряжений.The basic module (Fig. 2) contains three radio modems 11, 12 and 13, each of which receives radio signals with data from modular radio microphones corresponding to them in the transmitting frequency; a control controller 14 that receives packets from radio modems; a converter of the main supply voltages 15, supplying power to the base module from a computer; a COM-interface converter to a USB 16 interface, through which data is transferred from the control controller to the computer 17, moreover, the base module is connected to the computer via the main voltage converter, while the modular radio microphone has a battery that provides the radio microphone with power through the main voltage converter.
