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地震数据采集器

阅读：1050发布：2020-05-12

IPRDB可以提供地震数据采集器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种地震数据采集器，包括：一个以上的模拟数字转换器，将采集的信号转换为数字信号，经接口逻辑电路由数字信号处理器进行数据处理并输出；所述模拟数字转换器为CS5321，接口逻辑电路为MACH5－320，数字信号处理器为TMS320C32，模/数转换器采样率为256KHz。，下面是地震数据采集器专利的具体信息内容。

1、一种地震数据采集器，包括：

一个以上的模拟数字转换器，将采集的信号转换为数字信号，经接 口逻辑电路由数字信号处理器进行数据处理并输出。

2、根据权利要求1所述的地震数据采集器，其特征在于，所述模拟 数字转换器为CS5321，接口逻辑电路为MACH5-320，数字信号处理器 为TMS320C32。

3、一种地震数据采集器，其中，模/数转换器采样率为256KHz，输出采样率500HZ，经过4级抽取后输出；第一级抽取除以8，第二 级抽取除以16，第三级抽取除以2，第四级抽取除以2；

输出采样率200HZ，经过4级抽取后输出；第一级抽取除以8，第二 级抽取除以16，第三级抽取除以5，第四级抽取除以2；

输出采样率100HZ，经过4级抽取后输出；第一级抽取除以8，第二 级抽取除以16，第三级抽取除以10，第四级抽取除以2；

输出采样率500HZ，经过5级抽取后输出；第一级抽取除以8，第二 级抽取除以16，第三级抽取除以10，第四级抽取除以2，第五级抽取除 以2；

输出采样率500HZ，经过5级抽取后输出；第一级抽取除以8，第二 级抽取除以16，第三级抽取除以10，第四级抽取除以5，第五级抽取除 以2；

其程序流程为：

在主程序中，执行必要的初始化操作，然后进入主程序循环，在主 程序循环中依次调用数字滤波程序、滤波器参数设置程序、数据通信程 序；

其中数据通信程序用于输出计算结果，同时接收参数设置命令；

中断服务程序

每31.25μs中断一次，每次中断读入三个通道的数据，每个通道读入 的数据为8个采样点，每个采样点为1BIT；

然后对每一个通道执行第一级数字滤波器运算，同时进行抽取，也 就是第一级数字滤波后，每一通道保留一个采样点，同时采样点计数 CNT1增1；当CNT1到达16时，也就是每个通道有16个样点时，对每 个通道执行第二级数字滤波运算和抽取，每个通道输出一个采样点，同 时计数器CNT1清零，设置数据输出有效标志；当CNT1没有达到16 时，直接返回；

该中断服务程序对每个通道执行第二级数字滤波和抽取运算，输出 数据到主程序中的数字滤波程序继续进行数字滤波和抽取，该中断服务 程序输出数据的采样率为2000Hz。

4、根据权利要求3所述的地震数据采集器，其特征在于，所述数字 滤波器程序、滤波器参数设置程度分别为：a、数字滤波器程序

首先查询中断服务程序的输出结果，并进行运算，然后进行数字滤 波和抽取运算，输出最终结果；

该程序代码根据设置的参数执行2级或3级数字滤波和抽取运算， 对于50Hz采样率输出，执行3级数字滤波和抽取运算；

用CNT2计数器对输入采样点数据进行运算，如果计数值达到第一 级数字抽取比，则对每个通道执行第一级(用M1标识)数字滤波和抽 取运算，然后输出第一级运算结果，运算结果为每个通道一个采样点；

判断是否进行第二级(用M2标识)数字滤波和抽取运算，如果不需 要，执行输出级数字滤波和抽取运算；如果需要，则根据采样点计数执 行，使用计数器CNT3对第一级输出样点进行计数，当该计数值达到第 二级数字抽取比时，对每个通道执行第二级数字滤波和抽取运算，并将 运算结果送到输出级；

在输出级，用CNT4计数器对前级输出样点进行计数，每得到2个 样点，对每个通道执行输出级数字滤波和抽取运算，输出结果乘以 16777216，再转换到整数即可；

b、滤波器参数设置程序

1)如果有参数设置命令，则进入下一步，否则返回；

2)如果是设置最小相位数字滤波器，则转到D(第10步)，否则 执行下一步；

3)用第一级线性相位FIR滤波器参数替代第一级数字滤波器当前参 数(中断服务器程序)；

4)用第二级线性相位FIR滤波器参数替代第二级数字滤波器当前参 数(中断服务器程序)；

5)如果输出采样率为500Hz，则设置主程序循环中数字滤波器的第 一级(用M1标识)运算参数；抽取比为2，线性相位；设置主程序数字 滤波器第二级不运算，转第9步设置输出级参数；

6)如果输出采样率为200Hz，则设置主程序循环中数字滤波器的第 一级(用M1标识)运算参数；抽取比为5，线性相位；设置主程序数字 滤波器第二级不运算，转第9步；

7)如果输出采样率为100Hz，则设置主程序循环中数字滤波器的第 一级(用M1标识)运算参数；抽取比为10，线性相位；设置主程序数 字滤波器第二级不运算，转第9步；

8)如果输出采样率为50Hz，则设置主程序循环中数字滤波器的第一 级(用M1标识)运算参数；抽取比为10，线性相位；设置主程序数字 滤波器第二级(M2)运算参数，抽取比为2，线性相位；

9)设置输出级运算参数；抽取比为2，线性相位，然后返回；

10)用第一级最小相位FIR滤波器参数替代第一级当前参数(中断服 务程序中)；

11)用第二级最小相位FIR滤波器参数替代第二级当前参数(中断 服务程序中)；

12)如果输出采样率为500Hz，则设置主程序第一级(M1)运算参 数；抽取比为2，最小相位，主程序第二级不运算，转第16步；

13)如果输出采样率为200Hz，则设置主程序第一级(M1)运算参 数；抽取比为5，最小相位，主程序第二级不运算，转第16步；

14)如果输出采样率为100Hz，则设置主程序第一级(M1)运算参 数；抽取比为10，最小相位，主程序第二级不运算，转第16步；

15)如果输出采样率为50Hz，则设置主程序第一级(M1)运算参 数；抽取比为10，最小相位，主程序第二级运算参数；抽取比为2，最 小相位；

16)设置输出级运算参数；抽取比为2，最小相位，然后返回。

说明书全文

技术领域

本发明涉及一种地震数据采集器。

背景技术

使用高性能的24位模拟数字转换器芯片，如ANALOG DEVICES公司 的AD1555，或CRYSTAL公司的CS5321设计或制造数据采集设备时，一般 要求同时使用与选用A/D芯片配套的数字滤波器芯片。例如，与A/D芯 片CS5321对应的数字滤波器芯片为CS5322。但是，与该芯片配套的数字 滤波器芯片CS5322实现的是线性相位有限冲击响应的数字滤波器，在初 动震相前会引起小的脉动干扰波，影响计算机自动判断初动震相，因而 不能满足我国数字地震观测的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种地震数据采集器，该采集器可以避免采用 CS5322时出现的缺陷。
为实现上述目的，本发明采用24位模拟/数字转换器，采用数字信 号处理器运行数字滤波器程序，实现两套具有线性相位特性和最小相位 特性的有限冲击响应数字滤波器，该数字滤波器采集的数据可以相互转 换。
具体地说，本发明提供的一种地震数据采集器，包括：
一个以上的模拟数字转换器，将采集的信号转换为数字信号，经接 口逻辑电路由数字信号处理器进行数据处理并输出；
其中，模/数转换器采样率为256KHz；
输出采样率500HZ，经过4级抽取后输出；第一级抽取除以8，第二 级抽取除以16，第三级抽取除以2，第四级抽取除以2；
输出采样率200HZ，经过4级抽取后输出；第一级抽取除以8，第二 级抽取除以16，第三级抽取除以5，第四级抽取除以2；
输出采样率100HZ，经过4级抽取后输出；第一级抽取除以8，第二 级抽取除以16，第三级抽取除以10，第四级抽取除以2；
输出采样率500HZ，经过5级抽取后输出；第一级抽取除以8，第二 级抽取除以16，第三级抽取除以10，第四级抽取除以2，第五级抽取除 以2；
输出采样率500HZ，经过5级抽取后输出；第一级抽取除以8，第二 级抽取除以16，第三级抽取除以10，第四级抽取除以5，第五级抽取除 以2。
其程序流程为
一、主程序的循环：
在主程序中，执行必要的初始化操作，然后进入主程序循环，在主 程序循环中依次调用数字滤波程序、滤波器参数设置程序、数据通信程 序；
其中数据通信程序用于输出计算结果，同时接收参数设置命令。
二、中断服务程序
每31.25μs中断一次，每次中断读入三个通道的数据，每个通道读入 的数据为8个采样点，每个采样点为1BIT；
然后对每一个通道执行第一级数字滤波器运算，同时进行抽取，也 就是第一级数字滤波后，每一通道保留一个采样点，同时采样点计数 CNT1增1；当CNT1到达16时，也就是每个通道有16个样点时，对每 个通道执行第二级数字滤波运算和抽取，每个通道输出一个采样点，同 时计数器CNT1清零，设置数据输出有效标志；当CNT1没有达到16 时，直接返回；
该中断服务程序对每个通道执行第二级数字滤波和抽取运算，输出 数据到主程序中的数字滤波程序继续进行数字滤波和抽取，该中断服务 程序输出数据的采样率为2000Hz。

附图说明

图1为本发明电路结构框图；
图2为本发明数字滤波器运算结构及采样率变换；
图3为本发明主程序流程图；
图4为本发明中断服务程序流程图；
图5为本发明主程序中数字滤波器程序图；
图6和图7为本发明主程序中滤波器参数设置流程图。

具体实施方式

本实施例采用三个模拟数字转换器，模拟数字转换器为CS5321，将 采集的信号转换为数字信号，经接口逻辑电路由数字信号处理器进行数 据处理并输出，接口逻辑电路为MACH5-320，数字信号处理器为 TMS320C32，请参阅图1。
模/数转换器采样率为256KHz，输出采样率500HZ，经过4级抽取后 输出；第一级抽取除以8，第二级抽取除以16，第三级抽取除以2，第四 级抽取除以2；
输出采样率200HZ，经过4级抽取后输出；第一级抽取除以8，第二 级抽取除以16，第三级抽取除以5，第四级抽取除以2；
输出采样率100HZ，经过4级抽取后输出；第一级抽取除以8，第二 级抽取除以16，第三级抽取除以10，第四级抽取除以2；
输出采样率500HZ，经过5级抽取后输出；第一级抽取除以8，第二 级抽取除以16，第三级抽取除以10，第四级抽取除以2，第五级抽取除 以2；
输出采样率500HZ，经过5级抽取后输出；第一级抽取除以8，第二 级抽取除以16，第三级抽取除以10，第四级抽取除以5，第五级抽取除 以2。请参阅图2。
其程序流程为：
请参阅图3。在主程序中，执行必要的初始化操作，然后进入主程序 循环，在主程序循环中依次调用数字滤波程序、滤波器参数设置程序、 数据通信程序；
其中数据通信程序用于输出计算结果，同时接收参数设置命令。
其中数字滤波器程序的程序流程图请参阅图5：
首先查询中断服务程序的输出结果，并进行运算，然后进行数字滤 波和抽取运算，输出最终结果；
该程序代码根据设置的参数执行2级或3级数字滤波和抽取运算， 对于50Hz采样率输出，执行3级数字滤波和抽取运算；
用CNT2计数器对输入采样点数据进行运算，如果计数值达到第一 级数字抽取比，则对每个通道执行第一级(用M1标识)数字滤波和抽 取运算，然后输出第一级运算结果，运算结果为每个通道一个采样点；
判断是否进行第二级(用M2标识)数字滤波和抽取运算，如果不需 要，执行输出级数字滤波和抽取运算；如果需要，则根据采样点计数执 行，使用计数器CNT3对第一级输出样点进行计数，当该计数值达到第 二级数字抽取比时，对每个通道执行第二级数字滤波和抽取运算，并将 运算结果送到输出级；
在输出级，用CNT4计数器对前级输出样点进行计数，每得到2个 样点，对每个通道执行输出级数字滤波和抽取运算，输出结果乘以 16777216，再转换到整数即可。
其中滤波器参数设置程序的程序流程图请参阅图6和图7：
1、如果有参数设置命令，则进入下一步，否则返回；
2、如果是设置最小相位数字滤波器，则转到D(第10步)，否则 执行下一步；
3、用第一级线性相位FIR滤波器参数替代第一级数字滤波器当前参 数(中断服务器程序)；
4、用第二级线性相位FIR滤波器参数替代第二级数字滤波器当前参 数(中断服务器程序)；
5、如果输出采样率为500Hz，则设置主程序循环中数字滤波器的第 一级(用M1标识)运算参数；抽取比为2，线性相位；设置主程序数字 滤波器第二级不运算，转第9步设置输出级参数；
6、如果输出采样率为200Hz，则设置主程序循环中数字滤波器的第 一级(用M1标识)运算参数；抽取比为5，线性相位；设置主程序数字 滤波器第二级不运算，转第9步；
7、如果输出采样率为100Hz，则设置主程序循环中数字滤波器的第 一级(用M1标识)运算参数；抽取比为10，线性相位；设置主程 序数字滤波器第二级不运算，转第9步；
8、如果输出采样率为50Hz，则设置主程序循环中数字滤波器的第 一级(用M1标识)运算参数；抽取比为10，线性相位；设置主程 序数字滤波器第二级(M2)运算参数，抽取比为2，线性相位；
9、设置输出级运算参数；抽取比为2，线性相位，然后返回；
10、用第一级最小相位FIR滤波器参数替代第一级当前参数(中断 服务程序中)；
11、用第二级最小相位FIR滤波器参数替代第二级当前参数(中断 服务程序中)；
12、如果输出采样率为500Hz，则设置主程序第一级(M1)运算参 数；抽取比为2，最小相位，主程序第二级不运算，转第16步；
13、如果输出采样率为200Hz，则设置主程序第一级(M1)运算参 数；抽取比为5，最小相位，主程序第二级不运算，转第16步；
14、如果输出采样率为100Hz，则设置主程序第一级(M1)运算参 数；抽取比为10，最小相位，主程序第二级不运算，转第16步；
15、如果输出采样率为50Hz，则设置主程序第一级(M1)运算参 数；抽取比为10，最小相位，主程序第二级运算参数；抽取比为 2，最小相位；
16、设置输出级运算参数；抽取比为2，最小相位，然后返回。
其中中断服务程序的流程图请参阅图4：
每31.25μs中断一次，每次中断读入三个通道的数据，每个通道读入 的数据为8个采样点，每个采样点为1BIT；
然后对每一个通道执行第一级数字滤波器运算，同时进行抽取，也 就是第一级数字滤波后，每一通道保留一个采样点，同时采样点计数 CNT1增1；当CNT1到达16时，也就是每个通道有16个样点时，对每 个通道执行第二级数字滤波运算和抽取，每个通道输出一个采样点，同 时计数器CNT1清零，设置数据输出有效标志；当CNT1没有达到16 时，直接返回； 该中断服务程序对每个通道执行第二级数字滤波和抽取运算，输出数据 到主程序中的数字滤波程序继续进行数字滤波和抽取，该中断服务程序 输出数据的采样率为2000Hz。
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