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.PDFVIP

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