專利名稱：模擬地震信號發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種地震儀表系統(tǒng)通用檢測裝置，尤其涉及一種模擬地震信號發(fā)生器。
背景技術(shù)：
地震儀表系統(tǒng)運行的可靠性，直接關(guān)系著監(jiān)測對象的安全運行，因此需要定期對系統(tǒng)各項參數(shù)進行檢測與校驗。地震儀表系統(tǒng)的檢測是ー個十分繁瑣的工作，其中對地震信號的響應(yīng)檢測，由于沒有地震源信號，目前都采用單一的檢測方式，分開檢測系統(tǒng)頻響、加速度觸發(fā)閾值等?，F(xiàn)有的檢測裝置和方法存在以下不足之處1、測試需要攜帯多臺檢測設(shè)備，占用較多的現(xiàn)場空間；2、由于設(shè)備相互獨立，導(dǎo)致接線拆裝復(fù)雜，供電要求較高，現(xiàn)場使用困難；3、現(xiàn)有的設(shè)備不能完全模擬真實的地震信號，雖然分開進行了頻響、加速度觸發(fā)閾值等的檢測，但與真實的地震信號仍然存在差異，因此，在實際運行時會帶來較高的誤報率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，提供一種模擬地震信號發(fā)生器。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的模擬地震信號發(fā)生器由輸入接ロ、電源接ロ、AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊、四種工作模塊、段式液晶顯示器、鍵盤+旋鈕編碼器和輸出接ロ組成；輸入接ロ、AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊、四種工作模塊和輸出接ロ依次連接；段式液晶顯示器和鍵盤+旋鈕編碼器分別與AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊連接；電源接ロ分別給各功能部件供電。本發(fā)明的工作原理是模擬地震信號發(fā)生器具備波形輸出以及頻率測脈沖計數(shù)兩大塊功能。可通過鍵盤來選擇功能切換和選擇，對于波形輸出部分可采用數(shù)字小鍵盤或者旋鈕編碼器來進行輸出信號的頻率、幅度等各種參數(shù)的調(diào)整。通過計算機串ロ與計算機網(wǎng)絡(luò)相連接，下載各種地震波形數(shù)據(jù)，并具有同步輸出三路地震波形的功能。同時具有固定波形存儲功能和輸出功能。本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果1、簡化了地震儀表系統(tǒng)的測試設(shè)備和測試過程；2、本模擬地震信號發(fā)生器能存儲和輸出真實的地震波形數(shù)據(jù)，從而對地震儀表系統(tǒng)進行更加完備的測試，進而降低實際運行時的地震誤報；3、本模擬地震信號發(fā)生器同時具有輸出不同波形、頻率等特征信號的功能，用于檢測地震儀表系統(tǒng)對干擾信號的甄別能力，以提高系統(tǒng)的可靠性。


圖1是模擬地震信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)方框圖(詳圖)； 圖2是模擬地震信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)方框圖(簡圖)；圖1、2 中 100-輸入接 ロ； 200-電源； 300-AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊；其中 AVR為 AVR型單片機，F(xiàn)PGACFieIdProgrammabIeGata Array)為現(xiàn)場可編程陣列；400-四種工作模塊；410-常規(guī)波形輸出器，411-DDS (Direct digital synthesis,數(shù)字信號發(fā)生器)，412-第1信號調(diào)通ホ旲塊，413-第1功率放大模塊，414-第1高精度溫度補償晶振；420-常用波形輸出器，421-固定波形存儲模塊，422-第2信號調(diào)通t旲塊，423-第2功率放大模塊；430-地震波形輸出器，43IA-地震波形存儲模塊一；43IB-第3信號調(diào)理模塊一；43IC-第3功率放大模塊一；432A-地震波形存儲模塊ニ ；432B-第3信號調(diào)理模塊ニ ；432C-第3功率放大模塊ニ ；433A-地震波形存儲模塊三；433B-第3信號調(diào)通ホ旲塊ニ ；433C-第3功率放大模塊三；434-同步輸出三路地震波形模塊；435-第3高精度溫度補償晶振；440-測頻計數(shù)器，441-測頻計數(shù)模塊；500-段式液晶顯示器；600-鍵盤+旋鈕編碼器；700-輸出接 ロ；800-模擬地震信號發(fā)生器程序。圖3是模擬地震信號發(fā)生器程序流程圖。圖中1-接受鍵盤+旋鈕編碼器600發(fā)送的指令；
2-是否下載波形數(shù)據(jù)；3-根據(jù)指令存儲到相應(yīng)的存儲模塊；4-是否調(diào)用波形；5-根據(jù)指令調(diào)用相應(yīng)的存儲模塊或DDS的波形數(shù)據(jù)；6-是否對波形進行調(diào)節(jié)；7-對波形進行調(diào)節(jié)；8-發(fā)送指令，通過四種工作模塊400將波形輸出到輸出接ロ 700 ；9-是否接收脈沖波形；10-計數(shù)；11-波形是否發(fā)送結(jié)束；12-計數(shù)結(jié)束；13-在段式液晶顯示500上顯示計數(shù)結(jié)果；14-程序結(jié)束。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明1、總體如圖1、2，模擬地震信號發(fā)生器由輸入接ロ 100、電源接ロ 200、AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊300、四種工作模塊400、段式液晶顯示器500、鍵盤+旋鈕編碼器600和輸出接ロ 700組成；輸入接ロ 100、AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊300、四種工作模塊400和輸出接ロ 700依次連接；段式液晶顯示器500和鍵盤+旋鈕編碼器600分別與AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊300連接；電源接ロ 200分別給各功能部件供電。2、功能塊I)輸入接 ロ 100輸入接ロ 100為常用的串ロ，用干與計算機相連接，為模擬地震信號發(fā)生器提供下載數(shù)據(jù)的接ロ。2)電源 200電源200為模擬地震信號發(fā)生器提供外接工作電源。3 ) AVR+FPGA 數(shù)據(jù)處理模塊 300AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊300由AVR型單片機和FPGA組成。AVR型單片機具有優(yōu)良的抗噪聲性能，適用于野外工作，F(xiàn)PGA的型號為EP4CE15F17C8N。AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊300配合植入在內(nèi)的模擬地震信號發(fā)生器程序800實現(xiàn)對通過輸入接ロ 100或者是鍵盤+旋鈕編碼器600發(fā)送的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到段式液晶顯示器500或者是四種工作模塊400。4)四種工作模塊400四種工作模塊400包括常規(guī)波形輸出器410、常用波形輸出器420、地震波形輸出器430和測頻計數(shù)器440。(I)常規(guī)波形輸出器410常規(guī)波形輸出器410由DDS411、信號調(diào)理模塊412、功率放大模塊413和高精度溫度補償晶振414組成；AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊300、DDS411、信號調(diào)理模塊412、功率放大模塊413和輸出接ロ 700依次連接，實現(xiàn)常規(guī)波形輸出；高精度溫度補償晶振414和DDS411連接，實現(xiàn)溫度補償。常規(guī)波形輸出器410實現(xiàn)了常規(guī)波形輸出功能。AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊300對DDS411進行命令控制，實現(xiàn)常規(guī)波形(如正弦波、方波)的信號輸出，并可通過鍵盤+旋鈕編碼器600對波形的頻率、幅度等各個參數(shù)進行調(diào)整。a) DDS411DDS411為常用的數(shù)字信號發(fā)生器，用于常規(guī)波形的發(fā)生；b)第I信號調(diào)理模塊412第I信號調(diào)理模塊412是ー種常用的信號調(diào)理器，用于對DDS411發(fā)生的信號進行
調(diào)理；c)第I功率放大模塊413功率放大模塊413是ー種常用的功率放大器，用于將信號調(diào)理模塊412發(fā)送來的信號進行功率放大；d)第I高精度溫度補償晶振414高精度溫度補償晶振414是ー種常用的有源石英晶振，它與DDS411相連接，用于提高DDS411輸出信號頻率的精度。(2)常用波形輸出器420常用波形輸出器420由依次連接的固定波形存儲模塊421，信號調(diào)理模塊422和功率放大模塊423組成。AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊300對常用波形輸出器420進行操作，常用波形輸出器420中預(yù)先存儲27個常用波形，用戶可根據(jù)需要對波形的種類進行選擇，并可通過鍵盤+旋鈕編碼器600對波形的頻率、幅度等各個參數(shù)進行調(diào)整。a)固定波形存儲模塊421固定波形存儲模塊421由常用的存儲器組成，該模塊中預(yù)先存儲27個地震儀表測試常用波形，用戶可根據(jù)需要對波形的種類進行選擇；b)第2信號調(diào)理模塊422第2信號調(diào)理模塊422是ー種常用的信號調(diào)理器，用于對固定波形存儲模塊421發(fā)送的信號進行調(diào)理；c)第2功率放大模塊423第2功率放大模塊423是ー種常用的功率放大器，用于將信號調(diào)理模塊412發(fā)送來的信號進行功率放大。(3)地震波形輸出器430地震波形輸出器430由下列三路依次連接的部件組成①第3高精度溫度補償晶振435、地震波形存儲模塊ー 431A，第3信號調(diào)理模塊ー431B、第3功率放大模塊一 431C和同步輸出三路地震波形模塊434依次連接；②第3高精度溫度補償晶振435、地震波形存儲模塊ニ 432A，第3信號調(diào)理模塊ニ432B、第3功率放大模塊ニ 432C和同步輸出三路地震波形模塊434依次連接；③第3高精度溫度補償晶振435、地震波形存儲模塊三433A、第3信號調(diào)理模塊三433B、第3功率放大模塊三433C和同步輸出三路地震波形模塊434依次連接。a)地震波形存儲模塊ー 43IA地震波形存儲模塊ー 43IA由常用的存儲器組成，該模塊中可預(yù)先存儲8個地震波形文件，用戶可根據(jù)需要對波形的種類進行選擇。b)第3信號調(diào)理模塊一 431B第3信號調(diào)理模塊ー 43IB是ー種常用的信號調(diào)理器，用于對地震波形存儲模塊ー431A發(fā)送的信號進行調(diào)理；c)第3功率放大模塊一 431C第3功率放大模塊一 431C是ー種常用的功率放大器，用于將信號調(diào)理模塊431B發(fā)送來的信號進行功率放大；d)地震波形存儲模塊ニ 432A地震波形存儲模塊ニ 432A由常用的存儲器組成，該模塊中可預(yù)先存儲8個地震波形文件，用戶可根據(jù)需 要對波形的種類進行選擇。e)第3信號調(diào)理模塊ニ 432B第3信號調(diào)理模塊ニ 432B是ー種常用的信號調(diào)理器，用于對地震波形存儲模塊ニ432A發(fā)送的信號進行調(diào)理；f)第3功率放大模塊ニ 432C第3功率放大模塊ニ 432C是ー種常用的功率放大器，用于將信號調(diào)理模塊431B發(fā)送來的信號進行功率放大；e )地震波形存儲模塊三433A地震波形存儲模塊三433A由常用的存儲器組成，該模塊中可預(yù)先存儲8個地震波形文件，用戶可根據(jù)需要對波形的種類進行選擇。f)第3信號調(diào)理模塊三433B第3信號調(diào)理模塊三433B是ー種常用的信號調(diào)理器，用于對地震波形存儲模塊三433A發(fā)送的信號進行調(diào)理；g)第3功率放大模塊三433C第3功率放大模塊三433C是ー種常用的功率放大器，用于將信號調(diào)理模塊433B發(fā)送來的信號進行功率放大；h)同步輸出三路地震波形模塊434同步輸出三路地震波形模塊434是常用的三路波形輸出器，實現(xiàn)了三路地震波形的同步輸出功能。i)第3高精度溫度補償晶振435第3高精度溫度補償晶振435是常用的有源石英晶振，第3高精度溫度補償晶振435同時與地震波形存儲模塊ー 431A、地震波形存儲模塊ニ 432A和地震波形存儲模塊三433A相連接，實現(xiàn)了同時增強了對地震波形存儲模塊ー 431A、地震波形存儲模塊ニ 432A和地震波形存儲模塊三433A的輸出信號頻率的精度。j ) SYN436SYN436是波形輸出觸發(fā)控制線路，同時與地震波形存儲模塊ー 431A、地震波形存儲模塊ニ 432A和地震波形存儲模塊三433A相連接，實現(xiàn)了三路波形的輸出同步。(4)測頻計數(shù)器440測頻計數(shù)器440由測頻計數(shù)模塊441組成。a)測頻計數(shù)模塊441測頻計數(shù)模塊441是ー種常用的測頻計數(shù)器，實現(xiàn)了對AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊300發(fā)送的信號進行頻率測量，并可對AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊300發(fā)送的脈沖信號進行計數(shù)。5)段式液晶顯不器500段式液晶顯示器500是常用的段式液晶顯示器，用于顯示信號的頻率、幅度等信

6 )鍵盤+旋轉(zhuǎn)編碼器600鍵盤+旋鈕編碼器600由常用的鍵盤、旋鈕和編碼器組成，其功能是對信號的頻率、幅度等各個參數(shù)進行調(diào)整。7)輸出接ロ 700輸出接ロ 700為模擬地震信號發(fā)生器提供了與地震儀表系統(tǒng)的連接接ロ，實現(xiàn)了將常規(guī)波形、常用波形和地震波形發(fā)送給地震儀表系統(tǒng)的功能。8)模擬地震信號發(fā)生器程序800模擬地震信號發(fā)生器程序800是植入在AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊300中，實現(xiàn)了波形下載、波形調(diào)節(jié)、測頻計數(shù)、段式液晶顯示、波形輸出的功能。3、工作原理輸入接ロ 100為常用的串ロ，用干與計算機相連接，為模擬地震信號發(fā)生器提供下載數(shù)據(jù)的接ロ；電源接ロ 200為模擬地震信號發(fā)生器提供了外接電源；AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊300由AVR型單片機和FPGA組成，功能是對通過輸入接ロ 100或者是鍵盤+旋鈕編碼器600發(fā)送的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到段式液晶顯示器500或者是四種工作模塊400 ；四種工作模塊400由常規(guī)波形輸出器410、常用波形輸出器420、地震波形輸出器430和測頻計數(shù)器440構(gòu)成，實現(xiàn)了常規(guī)波形、常用波形和地震波形的輸出功能，并實現(xiàn)了對輸入信號的頻率測量，以及對脈沖信號的計數(shù)功能；段式液晶顯示器500是常用的段式液晶顯示器，用于顯示信號的頻率、幅度等信息；鍵盤+旋鈕編碼器600由常用的鍵盤、旋鈕和編碼器組成，其功能是對信號的頻率、幅度等各個參數(shù)進行調(diào)整；輸出接ロ 700為模擬地震信號發(fā)生器提供了與測試設(shè)備的連接接ロ，實現(xiàn)了將常用波形、常規(guī)波形和地震波形發(fā)送給地震儀表系統(tǒng)的功能。4、模擬地震信號發(fā)生器程序流程圖
圖3是模擬地震信號發(fā)生器程序流程圖，實現(xiàn)了模擬地震信號發(fā)生器的波形下載、波形調(diào)節(jié)、測頻計數(shù)、段式液晶顯示、波形輸出的功能。具體流程如下①接受鍵盤+旋鈕編碼器600發(fā)送的指令I(lǐng) ;②判斷是否下載波形數(shù)據(jù)2，是則根據(jù)指令存儲到相應(yīng)的存儲模塊3后直至步驟⑩；否則進入步驟③；③判斷是否調(diào)用波形4，是則根據(jù)指令調(diào)用相應(yīng)的存儲模塊或DDS的波形數(shù)據(jù)5后再進入步驟④，否則進入步驟⑤；④判斷是否對波形進行調(diào)節(jié)6，是則經(jīng)過對波形進行調(diào)節(jié)7后再進入步驟⑤；⑤發(fā)送指令，通過四種工作模塊將波形輸出到輸出接ロ 8后直至步驟⑩；⑥判斷是否接收脈沖波形9，是則進入步驟⑦，否則轉(zhuǎn)跳到步驟①；⑦計數(shù)10;⑧判斷波形是否發(fā)送結(jié)束11，是則經(jīng)過計數(shù)結(jié)束12后進入步驟⑨，否則轉(zhuǎn)跳到步驟⑦；⑨在段式液晶顯示500上顯示計數(shù)結(jié)果13后直至步驟⑩；⑩程序結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種模擬地震信號發(fā)生器，其特征在于由輸入接口(100)、電源接口(200)、AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊(300)、四種工作模塊 (400)、段式液晶顯示器(500)、鍵盤+旋鈕編碼器(600)和輸出接口(700)組成；輸入接口(100)、AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊(300)、四種工作模塊(400)和輸出接口 (700)依次連接；段式液晶顯示器(500)和鍵盤+旋鈕編碼器(600)分別與AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊 (300)連接；電源接口(200)分別給各功能部件供電；所述的四種工作模塊(400)包括常規(guī)波形輸出器(410)、常用波形輸出器(420)、地震波形輸出器(430)和測頻計數(shù)器(440)；常規(guī)波形輸出器(410)由DDS(411)、信號調(diào)理模塊(412)、功率放大模塊(413)和高精度溫度補償晶振(414)組成；AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊(300)、DDS(411)、信號調(diào)理模塊(412)、功率放大模塊(413)和輸出接口(700)依次連接，實現(xiàn)常規(guī)波形輸出；高精度溫度補償晶振(414)和DDS (411)連接，實現(xiàn)溫度補償；常用波形輸出器(420)由依次連接的固定波形存儲模塊(421)，信號調(diào)理模塊(422)和功率放大模塊(423)；地震波形輸出器430由下列三路依次連接的部件組成①第3高精度溫度補償晶振(435)、地震波形存儲模塊一(431A)、第3信號調(diào)理模塊一 (431B)、第3功率放大模塊一(431C)和同步輸出三路地震波形模塊(434)依次連接；②第3高精度溫度補償晶振(435)、地震波形存儲模塊二(432A)、第3信號調(diào)理模塊二 432B、第3功率放大模塊二 432C和同步輸出三路地震波形模塊434依次連接；③第3高精度溫度補償晶振(435)、地震波形存儲模塊三(433A)、第3信號調(diào)理模塊三 (433B)、第3功率放大模塊三(433C)和同步輸出三路地震波形模塊(434)依次連接；測頻計數(shù)器(440)由測頻計數(shù)模塊(441)組成；模擬地震信號發(fā)生器程序800植入在AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊100中，實現(xiàn)波形下載、 波形調(diào)節(jié)、測頻計數(shù)、段式液晶顯示和波形輸出的功能。
2.基于權(quán)利要求1所述的模擬地震信號發(fā)生器的測試方法，其特征在于①接受鍵盤+旋鈕編碼器(600)發(fā)送的指令(I);②判斷是否下載波形數(shù)據(jù)(2)，是則根據(jù)指令存儲到相應(yīng)的存儲模塊(3)后直至步驟⑩；否則進入步驟③；③判斷是否調(diào)用波形(4)，是則根據(jù)指令調(diào)用相應(yīng)的存儲模塊或DDS的波形數(shù)據(jù)(5)后再進入步驟④，否則進入步驟⑤；④判斷是否對波形進行調(diào)節(jié)(6)，是則經(jīng)過對波形進行調(diào)節(jié)7后再進入步驟⑤；⑤發(fā)送指令，通過四種工作模塊將波形輸出到輸出接口(8)后直至步驟⑩；⑥判斷是否接收脈沖波形(9)，是則進入步驟⑦，否則轉(zhuǎn)跳到步驟'Ij⑦計數(shù)(10)；⑧判斷波形是否發(fā)送結(jié)束(11)，是則經(jīng)過計數(shù)結(jié)束(12)后進入步驟⑨，否則轉(zhuǎn)跳到步驟⑦；⑨在段式液晶顯示(500)上顯示計數(shù)結(jié)果(13)后直至步驟⑩；⑩程序結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模擬地震信號發(fā)生器，涉及一種地震儀表系統(tǒng)通用檢測裝置。本發(fā)明由輸入接口、電源接口、AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊、四種工作模塊、段式液晶顯示器、鍵盤+旋鈕編碼器和輸出接口組成；輸入接口、AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊、四種工作模塊和輸出接口依次連接；段式液晶顯示器和鍵盤+旋鈕編碼器分別與AVR+FPGA數(shù)據(jù)處理模塊連接；電源接口分別給各功能部件供電；四種工作模塊包括常規(guī)波形輸出器、常用波形輸出器、地震波形輸出器和測頻計數(shù)器。本發(fā)明簡化了地震儀表系統(tǒng)的測試設(shè)備和測試過程；能存儲和輸出真實的地震波形數(shù)據(jù)；用于檢測地震儀表系統(tǒng)對干擾信號的甄別能力，以提高地震儀表系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號G01V13/00GK103033854SQ20121054136
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者陳志高, 夏界寧, 鄒彤, 蔣冰莉, 楊江, 楊建 , 吳鵬, 郭唐永, 項大鵬 申請人:中國地震局地震研究所