基于鎖相環(huán)電路的地震勘測gps系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于鎖相環(huán)電路的地震勘測GPS系統(tǒng)，它包括中央微處理器、GPS接收機、液晶顯示屏、恒溫晶振、電火花震源和多通道聲波采集儀，以及鎖相環(huán)集成電路芯片CD4046。本發(fā)明采用在電火花震源和多通道聲波采集儀上集成GPS接收機，通過微處理器來控制GPS接收機工作，在某一時刻GPS秒脈沖信號(1PPS)計數(shù)到規(guī)定的某一秒時，激發(fā)電火花震源工作，同時多通道聲波采集儀啟動采集信號。通過在GPS秒脈沖信號輸出端連接鎖相環(huán)電路實現(xiàn)時鐘信號的嚴(yán)格同步，在GPS失效時可使用恒溫晶振分頻信號作為同步時鐘信號，以達到高精度采集地震數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確分析和處理數(shù)據(jù)的效果，提高了地震勘測的效率和準(zhǔn)確性。
【專利說明】基于鎖相環(huán)電路的地震勘測GPS系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于鎖相環(huán)電路的地震勘測GPS系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年，地震災(zāi)害都是對我國以及世界各地都帶來了很大的損失。尤其是最近幾年，世界各地出現(xiàn)了地震頻發(fā)的現(xiàn)象，08年的汶)11大地震、09年的智利大地震、10年的青海玉樹大地震以及11年的日本地震海嘯都給我們敲響了警鐘，地震預(yù)測的研究發(fā)展已經(jīng)迫在眉睫，如果我們能夠準(zhǔn)確的定位震源，將會給我們進行及時有效的震后救援工作帶來極大地便利。
[0003]GPS包括GPS衛(wèi)星、地面支撐系統(tǒng)、GPS接收機三大部分。GPS衛(wèi)星信號包括載波、測距碼和導(dǎo)航電文三種信號分量。通過GPS可以達到相對嚴(yán)格的同步效果，再根據(jù)采樣時間重新組合、取樣、分析計算、以便進行準(zhǔn)確地采集和處理地震數(shù)據(jù)，從而達到勘測效率和有效性的巨大提升。
[0004]鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)是由鑒相器ro，環(huán)路濾波器LF以及壓控振蕩器VCO構(gòu)成。通過在地震勘測系統(tǒng)中加入鎖相環(huán)電路，可以使GPS秒脈沖信號和恒溫晶振分頻信號保持嚴(yán)格同步。從而實現(xiàn)高精確度采集、控制和處理地震信號和數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:對傳統(tǒng)的地震勘測裝置進行改進，通過加入鎖相環(huán)電路以確保高精確度的控制電火花震源、多通道聲波采集儀的同步發(fā)、收，提高采集效率，降低采集誤差，并達到同步多發(fā)單收以及多發(fā)多收的目的。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:在電火花震源和多通道聲波采集儀上集成GPS接收機，通過微處理器來控制GPS接收機工作，在某一時刻GPS秒脈沖信號(IPPS)計數(shù)到規(guī)定的某一秒時，激發(fā)電火花震源工作，同時多通道聲波采集儀啟動采集信號。
[0007]GPS輸出世界標(biāo)準(zhǔn)時間(UTC)，經(jīng)度(longitude)、緯度(latitude)以及秒脈沖信號(IPPS)，液晶顯示屏(LCD)在微處理器的控制下顯示出時間、坐標(biāo)以便于實時查看；恒溫晶振(OCXO)主要用于代替GPS秒脈沖信號或作為GPS失效時的輔助同步晶振；鎖相環(huán)集成電路(PLL)可以使GPS秒脈沖信號和恒溫晶振分頻信號保持嚴(yán)格同步。
[0008]所述微處理器采用的是S3C44B0X，它是一種32位的微處理器，內(nèi)部包括8K的cache、內(nèi)部SRAM、IXD控制器等。
[0009]所述的電火花震源是通過倍壓升壓電路，向一組電容器充電，到達設(shè)定值后，通過放電開關(guān)瞬間向水中放電，產(chǎn)生地震波，并用數(shù)據(jù)采集儀記錄數(shù)據(jù)，觀察地震波的頻率，幅度和振動的長度。
[0010]所述的多通道聲波采集儀是由地震檢波器、放大系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)三部分組成，形成一個地震道，用于采集和記錄地震信號。[0011]所述的GPS接收機可在微處理器的控制下輸出衛(wèi)星狀態(tài)、定位時間、經(jīng)緯度等詳
細(xì)信息。
[0012]有益結(jié)果:
[0013]本發(fā)明是采用GPS和鎖相環(huán)電路的地震勘測系統(tǒng)，用于進行震源位置勘測和定位。通過加入鎖相環(huán)集成電路，起到同步時鐘的作用，達到提高監(jiān)測效率，降低監(jiān)測成本和監(jiān)測誤差的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0015]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2為典型的鎖相環(huán)電路結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖3為GPS秒脈沖信號和恒溫晶振分頻信號同步圖；
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實例僅用于說明本發(fā)明而不限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0019]一種基于鎖相環(huán)電路的地震勘測GPS系統(tǒng)，它包括GPS接收機、微處理器、鎖相環(huán)集成電路以及電火花震源和多聲道聲波采集儀。
[0020]本發(fā)明的主要實現(xiàn)方式是在電火花震源和聲波采集儀上分別集成GPS接收機，使它們具有同步發(fā)、同步收的能力，在勘探過程中，設(shè)定具體采集的時間間隔，這樣就可以在GPS的控制下按照設(shè)定的時間，電火花震源瞬間放電產(chǎn)生地震波，同時聲波儀啟動采集通過介質(zhì)(地層、混凝土等)傳輸過來的聲波，并按照具體時刻保存，以便于具體地分析、處理這些數(shù)據(jù)。
[0021]本發(fā)明采用的鎖相環(huán)(PLL)集成電路芯片是⑶4046，⑶4046是通用的CMOS鎖相環(huán)(PLL)集成電路，在儀器中主要起到時鐘同步作用，使恒溫晶振(OCXO)分頻信號和GPS秒脈沖(IPPS)信號保持嚴(yán)格的同步。⑶4046的工作頻率低于1.2MHz,電源電壓為5到15V，是低功耗、低頻的CMOS數(shù)字環(huán)。
[0022]本發(fā)明設(shè)計的地震勘測裝置優(yōu)于其他的部分是其采用了低功耗、低頻的鎖相環(huán)集成芯片CD4046，其目的是使GPS秒脈沖信號和恒溫晶振分頻信號保持嚴(yán)格同步，從而使震源勘測的效率大大提升，并降低震源位置檢測的誤差。如圖3所示，通過鎖相環(huán)(PLL)電路輸出的信號VCOo與輸入的輸入的GPS秒脈沖信號達到相位同步。
【權(quán)利要求】
1.一種基于鎖相環(huán)電路的地震勘測GPS系統(tǒng)，其特征是它包括S3C44B0X微處理器、GPS接收機、電火花震源和多通道聲波采集儀，以及鎖相環(huán)集成電路芯片CD4046。所述的微控制器用于控制GPS接收機工作，在某一時刻GPS秒脈沖信號(IPPS)計數(shù)到規(guī)定的某一秒時，激發(fā)電火花震源工作，同時多通道聲波采集儀啟動采集信號。所述的鎖相環(huán)電路用于保證GPS秒脈沖信號和恒溫晶振分頻信號保持嚴(yán)格同步，已達到高精度采集和處理數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鎖相環(huán)電路的地震勘測GPS系統(tǒng)，其特征在于微控制器作為核心部分，控制采集到的信號的分析、處理和顯示輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鎖相環(huán)電路的地震勘測GPS系統(tǒng)，其特征在于GPS秒脈沖信號輸出端連接鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)，保證時鐘信號嚴(yán)格同步，確保高精確度的控制電火花震源、多通道聲波采集儀的同步發(fā)、收，提高采集效率，降低采集誤差，并可以達到同步多發(fā)單收、多發(fā)多收的目的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鎖相環(huán)電路的地震勘測GPS系統(tǒng)，其特征在于在鎖相環(huán)電路反饋端連接恒溫晶振，用于代替GPS秒脈沖信號或在GPS失效時作為輔助同步晶振，并具有高頻率精度、高穩(wěn)定度以及低噪聲特性。
【文檔編號】G01V1/22GK103576185SQ201210257678
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月24日
【發(fā)明者】張超, 王浩, 李素非, 王若擎 申請人:張超