智能仪器设计案例-无缆自定位地震仪设计.ppt

【智能仪器设计案例-无缆自定位地震仪设计】 智能仪器设计的核心在于结合现代电子技术、计算机技术与通信技术，实现高效、精确的数据采集和处理。无缆自定位地震仪是一种创新的地震勘探设备，其设计旨在克服传统地震仪在工作环境、敷设灵活性和数据传输上的局限性。 一、地震仪概述 地震仪的发展经历了从模拟到数字的转变，早期的模拟地震仪逐步被数字地震仪取代，特别是遥测地震仪和数字存储式地震仪。无缆自定位地震仪利用大容量非易失存储器，可以长时间记录地震数据，并在数据收集完成后进行集中回收。此外，它采用了分布式拓扑结构，允许任意道距，提高了部署的灵活性。 二、系统需求分析 在设计无缆自定位地震仪时，首先要明确系统需求。功能性需求包括记录、存储地震数据，同时记录位置信息，以及4路差分模拟信号输入、电源输入、网络接口等。非功能性需求涉及系统性能、成本、功耗、体积和重量，例如噪声水平、谐波失真、共模抑制比、同步精度、串音抑制等。设计规格说明书作为设计和验收的标准，确保满足所有需求。 三、系统体系结构设计 系统架构设计包括硬件和软件的划分。硬件部分包括主控板、FLASH、SDRAM、CF卡、四通道检波器、模拟信号处理电路、A/D转换器、FPGA、GPS模块、无线通讯单元、电池管理和电源管理电路等。软件部分则基于嵌入式Linux操作系统，采用C语言开发，包含采集单元、数据通信、GPS管理、功耗管理等多个模块，实现数据采集、处理、传输和系统管理等功能。 四、软硬件详细设计 硬件设计涉及各个组件的选择和集成，如主控CPU AT91RM9200，24位A/D转换器CS5372/5376，GPS模块uBLOX等。软件设计则涵盖了数据采集流程、通信模块、系统状态监控、GPS检测和文件管理系统等多个子系统，确保了地震仪的稳定运行和数据的准确传输。 五、系统集成及测试 在系统集成阶段，将各个硬件模块与软件系统整合，进行整体功能验证和性能测试，包括信道建立、通信速度、电源检测、传感器测试等。系统测试模块则对噪声、同步精度、时间同步误差等关键指标进行严格检验，确保无缆自定位地震仪达到设计标准。 无缆自定位地震仪设计是结合了计算机、互联网技术的智能仪器工程案例，通过精心的系统分析、架构设计、软硬件开发和集成测试，实现了高效、自主定位的地震数据采集，提升了地震勘探的效率和准确性。