[发明专利]一种宽动态范围自存储低频微震信号采集系统及方法

说明书

本申请公开一种宽动态范围自存储低频微震信号采集系统及方法，包括以下步骤：采用检波器把机械的微震信号转换成模拟电信号；利用前级调理电路对得到的电信号进行初步滤波和放大；将放大滤波后的信号通过程控增益电路确定信号的幅度范围，调整增益控制放大器的放大倍数，将信号调整到适合的A/D采样范围；对信号进行采样和原信号值进行存储；计算检波器的自然频率以及阻尼比，对信号进行低频补偿，降低检波器自然频率，拓宽检波器带宽，得到高分辨率、宽动态范围的微震信号。本发明从微震信号采集系统的基本需求出发，基于微控制器结合宽动态范围、高采样精度的模数转换模块，通过数字式低频补偿算法设计实现低频补偿微震信号采集存储系统。

技术领域

本发明涉及微震监测领域，具体涉及一种宽动态范围自存储低频微震信号采集系统及方法。

背景技术

随着经济和科技的迅猛发展，微震信号监测技术在矿产开采、桥梁建设、地质勘查、油气勘测、水力压裂等方面都具有广泛应用。微震信号采集作为微震信号监测的重要环节，其信号采集质量、动态范围、采集精度对微震事件的定位以及分析都有着重要影响。因此微震监测系统采集的数据至关重要，它直接影响到整个监测系统的准确性。在微震监测系统中采用检波器拾取微震信号，并转换成电信号。由于不能预先确定前端信号振幅的大小，所以无法设定一个固定的放大器增益对信号进行放大。同时微震信号还会伴随着各种干扰，甚至微震信号会被周围的环境噪声所淹没。除此之外，极低频信号的采集相对来说也比较困难。所以如何采集有效的微震信号并提高信号采集的动态范围成为了微震监测系统的关键问题。

目前提高微震信号采集的动态范围和采样精度的通常方法有：选用自然频率低的检波器和高位数的A/D转换器，但是这种器件价格非常昂贵；对信号进行对数运算，即对信号的动态范围进行压缩，然后对信号进行采样，这种方法的缺点是降低信号采集的精度；通过对之前采样的数据进行相应的处理，调整放大器的增益，但是对于随机多变的信号，这种方法难以适应。

本发明从微震信号采集系统的基本需求出发，基于微控制器结合宽动态范围、高采样精度的模数转换模块，通过数字式低频补偿算法设计实现了低频补偿微震信号采集存储系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种宽动态范围自存储低频微震信号采集系统及方法，适用于大动态范围的微震信号采集，特别是对于极低频微震信号的采集，同时具有较高的分辨率，能对强弱不同的微震信号进行无失真采样，该设备精度高、稳定性好且价格低廉。

一种宽动态范围自存储低频微震信号采集方法，包括以下步骤：

S1采用检波器拾取微震信号并转换成模拟的电信号；

S2前级放大滤波电路将得到的电信号进行初步的放大和滤波；

S3将经过预处理后的信号通过程控增益电路，确定增益；

S4对信号进行采样并对原信号进行存储；

S5对采样后的信号进行低频补偿并进行存储，得到高分辨率、宽动态范围的微震信号。

一种宽动态范围自存储低频微震信号采集系统，包括：

信号拾取部分，对微震信号进行采集并转换为模拟电信号；

信号调理部分，对电信号进行初步的放大，滤波，并通过程控增益电路确定对信号的放大倍数；

信号采样部分，对模拟电信号进行模数转换；

信号处理部分，对数字电信号进行低频补偿；

电源部分，电源部分为设备供电；

存储部分，将采集到的原始数据和低频补偿后的数据存储到SD卡中，方便对信号的保存和后续处理。