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一种新型分量式钻孔应变仪数据采集单元的设计及应用1
第9 卷 第1 期 震灾防御技术 Vol. 9 ,No. 1
2014 年3 月 Technology for Earthquake Disaster Prevention Mar. ,2014
李涛,陈征,吴立恒,2014 .一种新型分量式钻孔应变仪数据采集单元的设计及应用. 震灾防御技术,9 (1):142—148.
一种新型分量式钻孔应变仪数据采集
单元的设计及应用1
李 涛 陈 征 吴立恒
(中国地震局地壳应力研究所,地壳动力学重点实验室,北京100085)
摘要 本文根据新一代RZB 型分量式钻孔应变仪的信号特点,设计了一种新型数据采集器。本设计采
用了基于32 位ARM 的工控核心板以及嵌入式Windows CE 操作系统作为软硬件平台,集成了总线数
字信号与多通道高精度模拟信号的数据记录单元,实现了分量式钻孔应变观测系统的数据采集、存储、
传输以及远程监控。实际测试表明,本采集系统具有高分辨率、低功耗等特点,主要参数指标达到了
新型RZB 型分量式钻孔应变观测系统信号采集要求。实际台站应用表明,本系统具有较高的可靠性和
稳定性,可满足实际台站观测要求。
关键词:分量式钻孔应变 数据采集 嵌入式系统
引言
RZB 系列分量式钻孔应变系统主要包括:井下测量探头、信号测量主机、数据记录仪、
供电单元4 个部分。自上世纪70 年代研制至今(欧阳祖熙等,2004 ;邱泽华等,2004 ),经
过多次测试与改进,目前已逐步投入到中国钻孔应变观测台网的观测中,并获取了大量、连
续的地壳应力应变观测数据,为地震预报、地球动力学研究积累了丰富的观测资料。随着电
子测量技术的不断进步,新的RZB 型分量式钻孔应变仪已完成了测量传感器的数字化设计以
及测量单元的井下集成,实现了数字化的测量探头。本文基于嵌入式工业控制核心板EM9260
为主控平台,完成了一套新的数据采集系统主控单元设计,实现了新型分量式钻孔应变仪数
据的采集、存储、传输以及远程监控;设计了基于24 位高精度ADC (模数转换器)板,可
实现多通道模拟信号的高精度采集。软件采用 WinCE 作为系统软件开发平台,构建了基于
C/S 结构的远程监控系统,完成了Web server 、ftp server 以及Socket server 设计,可实现设备
的远程信息共享以及设备的远程维护。
1 系统设计
本设计根据新的RZB 型分量式钻孔应变观测探头的信号特点,采用分立式模块化软硬件
1 基金项目 国家科技支撑项目(2012BAK19B03 )、中央公益性科研院所基本科研业务专项(ZDJ 2011—03 )和地震行业专
项(201408006 )联合资助
[收稿日期] 2013-08-21
[作者简介] 李涛,男,生于1980 年。硕士,助理研究员。主要研究领域:钻孔形变观测技术。E-mail :lit2012@
1 期 李涛等:一种新型分量式钻孔应变仪数据采集单元的设计及应用 143
设计,分别完成了数字总线信号和多通道高精度模拟信号采集与转换、存储与传输。系统结
构框图如图1 所示,其主要包括采集模块、主控模块以及电源模块三大部分。
精密隔离电源模块
辅助 122×32液晶显示
观测 8通道
模拟 24位ADC板 基于32位ARM架
信号 构的核心模块 SD卡、USB接口
+
应变 嵌入式WinCE操作 10M/1
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