本發(fā)明涉及生命救援技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種微震信號(hào)處理設(shè)備。

背景技術(shù)：

微震信號(hào)處理設(shè)備能夠識(shí)別在空氣或固體中傳播的微小震動(dòng)，適合搜尋被困在混凝土、瓦礫或其他固體下的幸存者，能準(zhǔn)確識(shí)別來(lái)自幸存者的拍打、刻劃或敲擊等。與此同時(shí)，設(shè)備內(nèi)部配備可調(diào)整濾波器，可有效降低救援現(xiàn)場(chǎng)其他機(jī)器干擾聲造成的影響，例如，氣源，鉆頭，卡車等。

本發(fā)明致力于研發(fā)一種微震信號(hào)處理設(shè)備，以求對(duì)被壓廢墟下的幸存者進(jìn)行搜尋并實(shí)現(xiàn)快速定位，幫助救援人員更為便捷、快速、有效地判斷幸存者的位置，大大降低救援工作的盲目性和工作量，提高救援效率，進(jìn)而最大限度的挽救人民生命安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的微震信號(hào)處理設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)的處理，提供一種微震信號(hào)處理設(shè)備。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種微震信號(hào)處理設(shè)備，包括電源電路、低頻加速度傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、adc電路、數(shù)字信號(hào)處理電路和上位機(jī)電路；所述加速度傳感器的輸出端與所述信號(hào)調(diào)理電路的輸入端連接，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與所述adc電路的輸入端連接，adc電路的輸出端與數(shù)字信號(hào)處理電路的輸入端連接；低頻加速度傳感器將地面振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，電信號(hào)傳送給信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路濾掉一部分信號(hào)，并對(duì)傳過(guò)來(lái)的電信號(hào)進(jìn)行放大，傳送給adc電路，并通過(guò)adc電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，傳送給數(shù)字信號(hào)處理電路，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，將處理后的結(jié)果送至所述上位機(jī)電路，上位機(jī)電路包括arm處理器、繼電器、報(bào)警器、聲音傳感器、和gprs，所述繼電器、報(bào)警器均與所述arm處理器連接，由arm處理器控制繼電器和報(bào)警器，所述聲音傳感器與arm處理器連接，通過(guò)聲音傳感器采將集到的聲音信號(hào)傳輸給arm處理器，所述gprs也與arm處理器連接；通過(guò)上位機(jī)電路的arm處理器將adc電路處理的信號(hào)顯示出來(lái)，所述電源電路為各組成提供工作電源。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述低頻加速度傳感器包括：底座、蓋板、外殼、卡座ⅰ、卡座ⅱ、彈性組件、條形固定塊和振動(dòng)傳感光纖光柵；所述蓋板設(shè)在所述底座的上方，底座與蓋板之間通過(guò)所述卡座ⅰ和卡座ⅱ連接，所述外殼罩在蓋板的外面，外殼的底部固定在底座上，底座的左側(cè)設(shè)有兩個(gè)左卡板ⅰ，所述兩個(gè)左卡板ⅰ之間形成左卡槽ⅰ，底座的右側(cè)設(shè)有兩個(gè)右卡板ⅰ，所述兩個(gè)右卡板ⅰ之間形成右卡槽ⅰ，蓋板的左側(cè)設(shè)有兩個(gè)左卡板ⅱ，所述兩個(gè)左卡板ⅱ之間形成左卡槽ⅱ，蓋板的右側(cè)設(shè)有兩個(gè)右卡板ⅱ，所述兩個(gè)右卡板ⅱ之間形成右卡槽ⅱ，所述卡座ⅰ位于底座和蓋板的左側(cè)，所述卡座ⅱ包括卡座ⅱ端頭和卡座ⅱ主體，所述卡座ⅱ端頭共有兩個(gè)，一上一下分別位于所述右卡槽ⅰ和右卡槽ⅱ內(nèi)，所述卡座ⅱ主體右端與所述兩個(gè)卡座ⅱ端頭連接，并卡在兩個(gè)右卡板ⅰ與兩個(gè)右卡板ⅱ之間，卡座ⅱ主體左端懸空并位于底座與蓋板形成的空間內(nèi)，所述彈性組件設(shè)置在卡座ⅱ主體內(nèi)部，彈性組件包括橫桿和膜片，所述膜片共有4個(gè)，分別位于所述橫桿的左上端、左下端、右上端和右下端，所述條形固定塊共有2個(gè)，所述振動(dòng)傳感光纖光柵一端從蓋板和外殼的頂部穿入，并被兩個(gè)條形固定塊固定在所述左上端和右上端的膜片上，另一端從卡座ⅱ穿出后再?gòu)纳w板和外殼的右面穿出，由振動(dòng)傳感光纖光柵將接收到的加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)輸出。所述膜片是由高密實(shí)材料制成，所述橫桿是由彈性材料制成。

更進(jìn)一步地，所述卡座ⅰ的豎向橫截面為“h”型結(jié)構(gòu)，“h”型結(jié)構(gòu)的右邊放置于所述左卡槽ⅰ和左卡槽ⅱ內(nèi)。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述電源電路包括電壓轉(zhuǎn)換電路和恒流源電路。升壓電路由10.8v升壓到18v，降壓電路由10.8v降壓到6v。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述低頻加速度傳感器頻率響應(yīng)為0.6～10,000hz，靈敏度范圍在±10％。其具有高可靠性和高分辨率的特點(diǎn)。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述信號(hào)調(diào)理電路包括rc電路，cr電路和放大電路，濾掉雜波。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述放大電路選用ada4897放大電路。放大電路采用ada4897，將信號(hào)放大50倍。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述adc電路為高速數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。adc電路采用的芯片為ad7606。ad7606有8個(gè)通道，16位，最高采樣率為200ksps。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述數(shù)字信號(hào)處理電路為現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列fpga。fpga采用altera公司cycloneiv系列產(chǎn)品。

進(jìn)一步地，在上述方案中，所述arm處理器為freescale生產(chǎn)的imx6。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的微震信號(hào)處理設(shè)備是具有采集和傳輸數(shù)據(jù)量大、傳輸速度快、反應(yīng)靈敏、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高的微震信號(hào)采集系統(tǒng)?？捎糜谔綔y(cè)和定位因地震，爆炸，滑坡，礦山事故，建筑坍塌等被掩埋在倒塌結(jié)構(gòu)中的幸存者。本發(fā)明的低頻加速度傳感器可以感應(yīng)細(xì)微震動(dòng)探測(cè)到這些生命信號(hào)，可以對(duì)被壓廢墟下的幸存者進(jìn)行搜尋并實(shí)現(xiàn)快速定位，可以幫助救援人員更為便捷、快速、有效地判斷幸存者的位置，大大降低救援工作的盲目性和工作量，提高救援效率，對(duì)于最大限度的挽救人民生命安全具有重要的使用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為微震信號(hào)處理設(shè)備總體框圖；

圖2為微震信號(hào)處理設(shè)備恒流源電路；

圖3為微震信號(hào)處理設(shè)備信號(hào)調(diào)理電路；

圖4為低頻加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-底座、2-蓋板、3-外殼、4-卡座ⅰ、5-卡座ⅱ、6-彈性組件、7-條形固定塊、8-振動(dòng)傳感光纖光柵、1a-左卡板ⅰ、1b-右卡板ⅰ、1c-左卡槽ⅰ、1d-右卡槽ⅰ、2a-左卡板ⅱ、2b-右卡板ⅱ、2c-左卡槽ⅱ、2d-右卡槽ⅱ、5a-卡座ⅱ端頭、5b-卡座ⅱ主體、6a-橫桿、6b-膜片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

微震信號(hào)處理設(shè)備，包括電源電路、低頻加速度傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、adc電路、數(shù)字信號(hào)處理電路和上位機(jī)電路；加速度傳感器的輸出端與所述信號(hào)調(diào)理電路的輸入端連接，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與所述adc電路的輸入端連接，adc電路的輸出端與數(shù)字信號(hào)處理電路的輸入端連接；低頻加速度傳感器將地面振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，電信號(hào)傳送給信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路濾掉一部分信號(hào)，并對(duì)傳過(guò)來(lái)的電信號(hào)進(jìn)行放大，傳送給adc電路，并通過(guò)adc電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，傳送給數(shù)字信號(hào)處理電路，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，將處理后的結(jié)果送至所述上位機(jī)電路，上位機(jī)電路包括arm處理器、繼電器、報(bào)警器、聲音傳感器、和gprs，所述繼電器、報(bào)警器均與所述arm處理器連接，由arm處理器控制繼電器和報(bào)警器，所述聲音傳感器與arm處理器連接，通過(guò)聲音傳感器采將集到的聲音信號(hào)傳輸給arm處理器，所述gprs也與arm處理器連接；通過(guò)上位機(jī)電路的arm處理器將adc電路處理的信號(hào)顯示出來(lái)，所述電源電路為各組成提供工作電源。

其中，電源電路包括電壓轉(zhuǎn)換電路和恒流源電路。電壓轉(zhuǎn)換電路包括升壓電路和降壓電路。升壓電路采用芯片lt1615，這是凌特半導(dǎo)體的電源芯片，升壓電路由10.8v升壓到18v。降壓電路采用芯片mc7806c和芯片lp2992im5x-5.0。mc1806c芯片和其外圍電路將電壓10.8v轉(zhuǎn)換為6v，lp2992im5x-5.0芯片和其外圍芯片將電壓6v降低到5v。這樣設(shè)計(jì)，能保證電源的低噪聲和芯片工作的穩(wěn)定性。

恒流源采用lm334sm，經(jīng)過(guò)外部配置后，輸出4.5ma的恒定電流，驅(qū)動(dòng)低頻加速度傳感器。低頻加速度傳感器頻率響應(yīng)為0.6～10,000hz，靈敏度范圍在±10％。其具有高可靠性和高分辨率的特點(diǎn)。

信號(hào)調(diào)理電路包括濾波電路和放大電路，濾波電路采用rc電路和cr電路，濾掉雜波。

放大電路選用ada4897放大電路，將信號(hào)放大50倍。低頻加速度傳感器能夠感知來(lái)自掩埋層內(nèi)幸存者所發(fā)出的微弱地震波信號(hào)。經(jīng)過(guò)地表層的衰減傳遞后，到達(dá)搜索區(qū)域已經(jīng)變得很微弱，如果直接ad采樣，效果不佳，因此，需要將信號(hào)放大。信號(hào)調(diào)理電路如圖2所示。

adc電路adc電路采用的芯片為ad7606，16位，最高采樣率為200ksps。目標(biāo)信號(hào)的最高頻率約為5k左右，支持8通道同時(shí)掃描，意味著采樣頻率約為目標(biāo)信號(hào)頻率的5倍，這對(duì)于數(shù)字采樣來(lái)講，已經(jīng)夠用；并且，絕大部分目標(biāo)信號(hào)為3k以內(nèi)，這能保障采樣頻率大于目標(biāo)信號(hào)頻率的10倍，完全滿足應(yīng)用了。

數(shù)字信號(hào)電路用的是fpga。fpga采用altera公司cycloneiv系列產(chǎn)品。具體信號(hào)為ep4ce30f23c7，封裝形式為fbga484。這款芯片，價(jià)格低廉，性能優(yōu)秀，接口豐富，能滿足絕大多數(shù)常見應(yīng)用場(chǎng)合。ep4ce30f23c7的作用是驅(qū)動(dòng)adc，將接收到的adc結(jié)果進(jìn)行處理分析；將處理后的結(jié)果送至上位機(jī)電路。

arm處理器為freescale生產(chǎn)的imx6。用來(lái)將fpga電路處理的信號(hào)顯示出來(lái)。

其中，低頻加速度傳感器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括：底座1、蓋板2、外殼3、卡座ⅰ4、卡座ⅱ5、彈性組件6、條形固定塊7和振動(dòng)傳感光纖光柵8；所述蓋板2設(shè)在所述底座1的上方，底座1與蓋板2之間通過(guò)所述卡座ⅰ4和卡座ⅱ5連接，所述外殼3罩在蓋板2的外面，外殼3的底部固定在底座1上，底座1的左側(cè)設(shè)有兩個(gè)左卡板ⅰ1a，所述兩個(gè)左卡板ⅰ1a之間形成左卡槽ⅰ1c，底座1的右側(cè)設(shè)有兩個(gè)右卡板ⅰ1b，所述兩個(gè)右卡板ⅰ1b之間形成右卡槽ⅰ1d，蓋板2的左側(cè)設(shè)有兩個(gè)左卡板ⅱ2a，所述兩個(gè)左卡板ⅱ2a之間形成左卡槽ⅱ2c，蓋板2的右側(cè)設(shè)有兩個(gè)右卡板ⅱ2b，所述兩個(gè)右卡板ⅱ2b之間形成右卡槽ⅱ2d，卡座ⅰ4的豎向橫截面為“h”型結(jié)構(gòu)，“h”型結(jié)構(gòu)的右邊放置于所述左卡槽ⅰ1c和左卡槽ⅱ2c內(nèi)，所述卡座ⅱ5包括卡座ⅱ端頭5a和卡座ⅱ主體5b，所述卡座ⅱ端頭5a共有兩個(gè)，一上一下分別位于所述右卡槽ⅰ1d和右卡槽ⅱ2d內(nèi)，所述卡座ⅱ主體5b右端與所述兩個(gè)卡座ⅱ端頭5a連接，并卡在兩個(gè)右卡板ⅰ1b與兩個(gè)右卡板ⅱ2b之間，卡座ⅱ主體5b左端懸空并位于底座1與蓋板2形成的空間內(nèi)，所述彈性組件6設(shè)置在卡座ⅱ主體5b內(nèi)部，彈性組件6包括橫桿6a和膜片6b，所述膜片6b共有4個(gè)，分別位于所述橫桿6a的左上端、左下端、右上端和右下端，所述條形固定塊7共有2個(gè)，所述振動(dòng)傳感光纖光柵8一端從蓋板2和外殼3的頂部穿入，并被兩個(gè)條形固定塊7固定在所述左上端和右上端的膜片6b上，另一端從卡座ⅱ5穿出后再?gòu)纳w板2和外殼3的右面穿出，由振動(dòng)傳感光纖光柵8將接收到的加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)輸出。所述膜片6b是由高密實(shí)材料制成，所述橫桿6a是由彈性材料制成。

本說(shuō)明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。