專利名稱：微電子機械系統(tǒng)次聲傳感器陣列遙感勘測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遙感勘測領(lǐng)域中的一種基于微電子機械系統(tǒng)技術(shù) 的次聲波傳感器陣列系統(tǒng)，特別涉及到一種具有成本低、環(huán)境適 應(yīng)性強、精度穩(wěn)定性高、快速反應(yīng)能力強、大規(guī)模覆蓋程度高的 微電子機械次聲傳感器陣列遙感勘測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
遙感勘測技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)組成部分，大規(guī)?？睖y系統(tǒng) 的優(yōu)劣對大型油氣田及煤層氣資源開發(fā)、地震監(jiān)測地質(zhì)結(jié)構(gòu)測繪 等國家能源和土地安全問題有著決定性的影響。遙感勘測系統(tǒng)的 準(zhǔn)確性、快速反應(yīng)能力、大規(guī)模覆蓋程度是能源和土地安全問題 的基石。當(dāng)前的遙感技術(shù)主要利用電磁、光學(xué)、超聲和熱力學(xué)等 測量手段來對相關(guān)的地球物理參數(shù)進行統(tǒng)計分析。然而遙感勘測 傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的價格昂貴、環(huán)境適應(yīng)能力差、快速反應(yīng)能力低， 這些缺點成為了傳感器網(wǎng)絡(luò)大規(guī)?？睖y系統(tǒng)設(shè)計的瓶頸和難點。
然而隨著航空航天技術(shù)和無線通信的發(fā)展，傳感器器件的小型化、 規(guī)?；图梢呀?jīng)成了遙感勘測技術(shù)發(fā)展的必然趨勢， 一種新
型微電子機械次聲傳感器陣列遙感勘測系統(tǒng)的發(fā)明呼之欲出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)遙感勘測系統(tǒng)的高昂 價格、環(huán)境適應(yīng)能力差、快速反應(yīng)能力低、難于集成、難于小型 化的缺陷和技術(shù)上的不足，提供一種具有成本低、環(huán)境適應(yīng)性強、 精度穩(wěn)定性高、快速反應(yīng)能力強、大規(guī)模覆蓋程度高的微電子機 械次聲傳感器陣列遙感勘測系統(tǒng)。
實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用以下技術(shù)方案 一種微電子機械次聲
5傳感器陣列遙感勘測系統(tǒng)，包括超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)、微電子機械頻率耦合傳感器陣列、模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、掃描定向控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)六個部分，所述的數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)為控制中樞，該系統(tǒng)通過控制指令對掃描定向控制系統(tǒng)進行控制，所述掃描定向控制系統(tǒng)接受數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)的指令對超低頻聲波發(fā)射系統(tǒng)和微電子機械頻率耦合傳感器陣列進行控制，同時將反饋信息傳遞給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)向地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)射檢測聲波，地質(zhì)結(jié)構(gòu)將反射接收到
的檢測聲波傳給微電子機械頻率耦合傳感器陣列；微電子機械頻率耦合傳感器陣列對反射聲波進行接收并進行低頻信號混頻耦合，將低頻信號轉(zhuǎn)化成為高精度的中頻頻率信號，同時將測量頻率耦合信號傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)；模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)對測量信號進行模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換，同時將測量數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)接受數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)控制的指令要求，同時與數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)進行信息交換，將分析數(shù)據(jù)結(jié)果傳遞給數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)，將掃描定向控制系統(tǒng)的反饋信息傳遞給數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點是
1、 對大型油氣田及煤層氣資源開發(fā)、地震監(jiān)測地質(zhì)結(jié)構(gòu)測繪等國家能源和土地安全的重大問題提供了一種大規(guī)模系統(tǒng)勘測手段?？睖y系統(tǒng)測試速度快、快速反應(yīng)能力強、數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量高、系統(tǒng)安全性高、大規(guī)模覆蓋程度高。
2、 本系統(tǒng)建設(shè)周期短、長期投資小、維護容易、模塊集成化程度高、傳感器陣列升級更新簡單、動態(tài)工作能力強、適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)勘探條件、環(huán)境適應(yīng)能力強、可在高溫高壓高輻射條件下工作。
3、 本系統(tǒng)利用次聲波進行勘測，測試波長、穿透力強、抗干擾能力強、適合大規(guī)?？碧綔y量。
4、 本系統(tǒng)傳感器體積小、能耗低、易于小型化、易于微電子
6芯片集成、易于系統(tǒng)封裝、易于屏蔽、抗高頻輻射性能好。
5、 本系統(tǒng)相位噪聲小、系統(tǒng)溫度漂移小、傳感器不易老化、長程穩(wěn)定性好、陣列多點測量、系統(tǒng)精確性高、勘測信息失真小。
6、 本發(fā)明功能強大，可以完成地質(zhì)圖譜分析、地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維
成像、地質(zhì)資源勘探、地層結(jié)構(gòu)對比分析、地質(zhì)活動跟蹤監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)難預(yù)警、陣列數(shù)據(jù)差模提取、非勘測信號測量和地質(zhì)災(zāi)難檢測等多項勘測任務(wù)。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)與微電子機械頻率耦
合傳感器陣列結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
圖3是超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)與微電子機械頻率耦合傳感器陣列結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。
圖4是微電子機械頻率耦合傳感器示意圖。
圖5是掃描定向控制系統(tǒng)示意圖。
圖6是模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)示意圖。
圖7是數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)示意圖。
圖8是數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)成和勘測方法本發(fā)明由超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)、微電子機械頻率耦合傳感器陣列、模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、掃描定向控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)六個部分組成。它的結(jié)構(gòu)框圖見圖1。其中數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)為本發(fā)明的控制中樞。數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)通過控制指令對掃描定向控制系統(tǒng)進行控制。掃描定向控制系統(tǒng)接受數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)的指令對超低頻聲波(次聲波)發(fā)射系統(tǒng)和微電子機械頻率耦合傳感器陣列進行控制，同時將反饋信息傳遞給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)向地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)射檢測聲波(入射次聲波)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)將反射接收到的檢測聲波(反射次聲波)傳給微電子機械頻率耦合傳感器陣列。微電子機械頻率 耦合傳感器陣列對反射聲波進行接收并進行低頻信號混頻耦合， 將低頻信號轉(zhuǎn)化成為高精度的中頻頻率信號，同時將測量頻率耦 合信號傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)對 測量信號進行模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換，同時將測量數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)分 析系統(tǒng)。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)接受數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)控制的指令 要求，同時與數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)進行信息交換，將分析數(shù)據(jù)結(jié)果 傳遞給數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)，將掃描定向控制系統(tǒng)的反饋信息傳遞 給數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)。
見圖2，圖3，超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)與微電子機械頻率耦 合傳感器陣列的系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理
超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)由N x N陣列次聲波發(fā)聲器組成， 所發(fā)射次聲波受到信號發(fā)射總線的控制。微電子機械頻率耦合傳 感器陣列由MxM陣源陣列微電子機械率耦合傳感器組成，本發(fā) 射系統(tǒng)可以發(fā)出方向性很高的集束入射次聲波。方向性很高的入 射次聲波在地層層結(jié)構(gòu)變化處發(fā)生反射，產(chǎn)生反射次聲波。利用 微電子機械頻率耦合傳感器陣列對反射次聲波進行探測。
微電子機械頻率耦合傳感器陣列由MxM陣列微電子機械頻
率耦合傳感器通過行信號控制總線和列信號控制總線對微電子機
械頻率耦合傳感器陣列進行快速掃描，通過數(shù)據(jù)讀取總線輸出傳 感器陣列的測量結(jié)果。
超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出次聲波，其測量波長很長，可 以通過信號衍射和繞射穿透或繞過復(fù)雜地層或地形深入地下地質(zhì) 資源。
陣列超低頻聲波發(fā)聲器通過陣列聲波干涉，可以產(chǎn)生方向性 極好的集束聲波，可以深入數(shù)十公里的地層深處。
陣列超低頻聲波發(fā)聲器通過低聲學(xué)阻抗的聲學(xué)透鏡可以對聲 波進行陣列聚焦，可以精確定位和控制測量深度和測量方向。
陣列超低頻聲波發(fā)聲器通過調(diào)節(jié)發(fā)聲器陣列中的發(fā)聲器發(fā)射方向，可以聚焦發(fā)聲器陣列的聲波，控制聲波的測量深度和測量 方向，實現(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的三維測量.
見圖4，微電子機械頻率耦合傳感器的系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理:
微電子機械頻率耦合傳感器陣列由微電子機械系統(tǒng)共振器、 相移頻率控制器、放大器、緩沖器和低頻信號混頻耦合器五個部 分組成。反射次聲波信號由低頻信號耦合器處輸入端輸入，并與 微電子機械系統(tǒng)共振器的頻率信號進行頻率耦合，來實現(xiàn)低頻信 號加載功能。微電子機械系統(tǒng)共振器、相移頻率控制器和放大器 三個器件組成正反饋回路，實現(xiàn)信號的自激放大。當(dāng)上述正反饋 回路工作穩(wěn)定時，可以將加載了低頻信息的振蕩信號通過緩沖器 進行模擬輸出，輸出的是頻率合成模擬信號。通過施加外界控制 信號，可以對相移頻率控制器進行頻率相位調(diào)制，來控制微電子 機械系統(tǒng)共振器的工作狀態(tài)和工作頻率。
微電子機械頻率耦合傳感器陣列通過調(diào)節(jié)傳感器陣列中的傳 感器接收方向，可以接收發(fā)聲器陣列的超低頻聲波，測量聲源的 深度和方向，實現(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的三維測量。
微電子機械頻率耦合傳感器可以實現(xiàn)頻率耦合器的功能。這 種耦合利用了微電子機械系統(tǒng)共振器輸入電場的非線性特性，產(chǎn) 生了高階頻率諧波和頻率合成諧波。
微電子機械頻率耦合傳感器帶有帶通濾波器的功能。微電子 機械頻率耦合傳感器對輸入信號有帶通濾波的作用，微電子機械 頻率耦合傳感器只對其微電子機械系統(tǒng)共振器的共振頻率附近的 頻率信號保持低阻抗，對遠離共振頻率的頻率信號保持高阻抗。
掃描定向控制系統(tǒng)見圖5:
掃描定向控制系統(tǒng)由模擬系統(tǒng)時鐘、掃描定向系統(tǒng)中央處理 器、信號發(fā)射控制單元、系統(tǒng)信號發(fā)射總線、相位相干分析儀、 信號接收控制單元、方向控制器、信源控制器、信號發(fā)聲器、輸 出控制器、方向控制器和陣列控制器十二個部分組成。掃描定向 系統(tǒng)中央處理器接收數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)的控制指令，對信號發(fā)射控制單元、系統(tǒng)信號發(fā)射總線和信號接收控制單元進行控制。模 擬系統(tǒng)時鐘為掃描定向控制中央處理器提供系統(tǒng)時鐘。信號發(fā)射 控制單元通過方向控制器和信源發(fā)聲器對超低頻聲波集束發(fā)生系 統(tǒng)進行控制，同時接收方向控制器和信源發(fā)聲器的反饋信號。系 統(tǒng)信號發(fā)射總線通過信號發(fā)聲器對信源發(fā)聲器進行信號調(diào)制。信 號接收控制單元通過對輸出控制器、方向控制器和陣列控制器對 微電子機械頻率耦合傳感器陣列進行控制，同時接收輸出控制器、 方向控制器和陣列控制器的反饋信號。相位相干分析儀接收系統(tǒng) 信號發(fā)射總線和信號接收控制單元的時鐘信號，對地質(zhì)測量的信 號進行相位相干分析，并將分析結(jié)果反饋給掃描定向系統(tǒng)中央處 理器。掃描定向系統(tǒng)中央處理器將反饋信息傳遞給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。 其中，相位相干分析儀對頻率的相位進行分析，對系統(tǒng)信號 發(fā)射總線和信號接收控制單元的相位調(diào)制信號進行相位解調(diào)，對 解調(diào)后相位編碼的相干性進行分析，從而計算出超低頻聲波從超 低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射到達微電子機械頻率耦合傳感器陣列 接收的時間。
下面結(jié)合圖6，詳述模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成和工作 原理
模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)由頻率信號解調(diào)、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù) 字信號發(fā)射系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字信號接收系統(tǒng)、行列編碼加載 系統(tǒng)和行列編碼恢復(fù)系統(tǒng)七個部分組成。頻率信號解調(diào)對測量信 號進行頻率解調(diào)后，將解調(diào)數(shù)據(jù)傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn) 換。行列編碼加載系統(tǒng)將傳感器陣列的行編碼與列編碼輸入到模 數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將綜合數(shù)據(jù)傳遞給數(shù) 字信號發(fā)射系統(tǒng)。數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)通過傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。數(shù) 字信號接收系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)并輸出，同時將信號輸出給行列編碼恢 復(fù)系統(tǒng)輸出行列編碼。
下面結(jié)合圖7，詳述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)
數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的任務(wù)是完成地質(zhì)圖譜分析、地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維成
10像、地質(zhì)資源勘探、地層結(jié)構(gòu)對比分析、地質(zhì)活動跟蹤監(jiān)測、地 質(zhì)災(zāi)難預(yù)警、陣列數(shù)據(jù)差模提取、非勘測信號測量和地質(zhì)災(zāi)難檢 測九項任務(wù)。其中數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通過分析測量數(shù)據(jù)和對照行列編 碼，可進行地質(zhì)圖譜分析，從而得到地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維成像，達到地 質(zhì)資源勘探的目的。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通過進行地層結(jié)構(gòu)對比分析，
從而可以對地質(zhì)活動進行跟蹤監(jiān)測，達到地質(zhì)災(zāi)難預(yù)警的目的； 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通過差模提取陣列數(shù)據(jù)信號，從而得到非勘探測量 信號，達到地質(zhì)災(zāi)難監(jiān)測的目的。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)接收掃描定向控 制系統(tǒng)的反饋信息，并對信息做綜合分析。 其分析方法是
1、 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對測量數(shù)據(jù)進行采樣處理，取NxN平方米 劃分網(wǎng)格(N典型值可取5， 10， 20， 30， 50)，通過數(shù)據(jù)處理計 算出網(wǎng)格內(nèi)的地質(zhì)資源分布圖譜，得出地質(zhì)圖譜分析。
2、 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行三維結(jié)構(gòu)掃描，得出地質(zhì)結(jié) 構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)圖譜。
3、 其地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維成像數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對測量數(shù)據(jù)進行采樣處 理，取NxN平方米劃分網(wǎng)格(N典型值可取5， 10， 20， 30， 50)， 通過數(shù)據(jù)處理計算出網(wǎng)格內(nèi)的地質(zhì)資源分布圖譜。對數(shù)據(jù)監(jiān)測控 制系統(tǒng)進行反饋，指令掃描定向控制系統(tǒng)對超低頻聲波集束發(fā)射 系統(tǒng)和微電子機械頻率耦合傳感器陣列進行控制，得到地質(zhì)結(jié)構(gòu) 的深度測量信息。
4、 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)可以利用地質(zhì)圖譜分析和地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維成像 進行地質(zhì)資源勘探。
結(jié)合圖8，詳述數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)
數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)由人機界面和數(shù)據(jù)檢測控制中央處理器兩 個部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)利用人機界面接收工作人員指令， 通過數(shù)據(jù)檢測控制中央處理器對掃描定向控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系 統(tǒng)進行控制，同時接收數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的分析數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)難預(yù)警的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對地質(zhì)測量數(shù)
ii據(jù)進行時時監(jiān)測，對潛在自然災(zāi)害進行模式識別，對異常測量信 號即時上報有關(guān)部門。
其陣列數(shù)據(jù)差模提取的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對地質(zhì)測量數(shù)據(jù)進行模 式識別，對異常信號進行數(shù)據(jù)差模提取，分析數(shù)據(jù)異常情況和異 常地質(zhì)情況方位。
數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的非勘測信號測量的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對地質(zhì)測量 數(shù)據(jù)進行模式識別，對異常信號進行數(shù)據(jù)差模提取，并針對數(shù)據(jù) 異常地質(zhì)地區(qū)向數(shù)據(jù)監(jiān)測控制系統(tǒng)反饋信息，要求對地質(zhì)活動異 常地區(qū)時時檢測和地質(zhì)災(zāi)難預(yù)警分析。
地質(zhì)災(zāi)難監(jiān)測的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對地質(zhì)測量數(shù)據(jù)進行時時監(jiān) 測，對自然災(zāi)害的發(fā)展情況做出動態(tài)分析比對，同時估計災(zāi)難損 失并對連帶次級自然災(zāi)害進行地質(zhì)災(zāi)難預(yù)警。
本發(fā)明的超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)、微電子機械頻率耦合傳 感器陣列、模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、掃描定向控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分 析系統(tǒng)和數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)六個部分根據(jù)用戶實際勘測任務(wù)設(shè)
計。本發(fā)明六個部分的連接結(jié)構(gòu)見圖1:數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)分別與 掃描定向控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)連接，掃描定向控制系統(tǒng)與數(shù) 據(jù)分析系統(tǒng)、超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)、微電子機械頻率耦合傳 感器陣列連接，微電子機械頻率耦合傳感器陣列與模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 傳輸網(wǎng)絡(luò)連接。
以上公開的僅為本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明并非局限于 此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種微電子機械系統(tǒng)次聲傳感器陣列遙感勘測系統(tǒng)，包括它由超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)、微電子機械頻率耦合傳感器陣列、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、掃描定向控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)六個部分，其特征在于所述的數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)為控制中樞，該系統(tǒng)通過控制指令對掃描定向控制系統(tǒng)進行控制；所述掃描定向控制系統(tǒng)接受數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)的指令對超低頻聲波發(fā)射系統(tǒng)和微電子機械頻率耦合傳感器陣列進行控制，同時將反饋信息傳遞給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)向地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)射檢測聲波，地質(zhì)結(jié)構(gòu)將反射接收到的檢測聲波傳給微電子機械頻率耦合傳感器陣列；微電子機械頻率耦合傳感器陣列對反射聲波進行接收并進行低頻信號混頻耦合，將低頻信號轉(zhuǎn)化成為高精度的中頻頻率信號，同時將測量頻率耦合信號傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)；模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)對測量信號進行模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換，同時將測量數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)接受數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)控制的指令要求，同時與數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)進行信息交換，將分析數(shù)據(jù)結(jié)果傳遞給數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)，將掃描定向控制系統(tǒng)的反饋信息傳遞給數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子機械系統(tǒng)次聲傳感器陣列遙 感勘測系統(tǒng)，其特征在于，所述的超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)由Nx N陣列次聲波發(fā)聲器組成，所發(fā)射的次聲波受到信號發(fā)射總線的 控制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子機械系統(tǒng)次聲傳感器陣列遙 感勘測系統(tǒng)，其特征在于，所述的微電子機械頻率耦合傳感器陣列 由M x M陣列微電子機械頻率耦合傳感器組成，通過行信號控制 總線和列信號控制總線對微電子機械頻率耦合傳感器陣列進行快 速掃描，通過數(shù)據(jù)讀取總線輸出傳感器陣列的測量結(jié)果。
4、 根據(jù)豐又利要求1或3所述的微電子機械系統(tǒng)次聲傳感器陣 列遙感勘測系統(tǒng)，其特征在于，所述的微電子機械頻率耦合傳感器 陣列，它是由微電子機械系統(tǒng)共振器、相移頻率控制器、放大器、 緩沖器和低頻信號混頻耦合器五個部分組成,其中反射次聲波信號 由低頻信號耦合器處輸入端輸入，并與微電子機械系統(tǒng)共振器的 頻率信號進行頻率耦合，來實現(xiàn)低頻信號加載功能，微電子機械 系統(tǒng)共振器、相移頻率控制器和放大器三個器件組成正反饋回路， 實現(xiàn)信號的自激放大，當(dāng)正反饋回路工作穩(wěn)定時，將加載了低頻 信息的振蕩信號通過緩沖器進行模擬輸出，輸出的是頻率合成模 擬信號，通過施加外界控制信號，對相移頻率控制器進行頻率相 位調(diào)制，來控制微電子機械系統(tǒng)共振器的工作狀態(tài)和工作頻率。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子機械系統(tǒng)次聲傳感器陣列遙 感勘測系統(tǒng)，其特征在于，所述的掃描定向控制系統(tǒng)由模擬系統(tǒng)時 鐘、掃描定向系統(tǒng)中央處理器、信號發(fā)射控制單元、系統(tǒng)信號發(fā) 射總線、相位相干分析儀、信號接收控制單元、方向控制器、信 源控制器、信號發(fā)聲器、輸出控制器、方向控制器和陣列控制器 十二個部分構(gòu)成，其中掃描定向系統(tǒng)中央處理器接收數(shù)據(jù)檢測控 制系統(tǒng)的控制指令，對信號發(fā)射控制單元、系統(tǒng)信號發(fā)射總線和 信號接收控制單元進行控制，模擬系統(tǒng)時鐘為掃描定向控制中央 處理器提供系統(tǒng)時鐘，信號發(fā)射控制單元通過方向控制器和信源 發(fā)聲器對超低頻聲波集束發(fā)生系統(tǒng)進行控制，同時接收方向控制 器和信源發(fā)聲器的反饋信號，系統(tǒng)信號發(fā)射總線通過信號發(fā)聲器 對信源發(fā)聲器進行信號調(diào)制，信號接收控制單元通過對輸出控制 器、方向控制器和陣列控制器對微電子機械頻率耦合傳感器陣列 進行控制，同時接收輸出控制器、方向控制器和陣列控制器的反 饋信號，相位相干分析儀接收系統(tǒng)信號發(fā)射總線和信號接收控制 單元的時鐘信號，對地質(zhì)測量的信號進行相位相干分析，并將分 析結(jié)果反饋給掃描定向系統(tǒng)中央處理器，掃描定向系統(tǒng)中央處理 器將反饋信息傳遞給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述微電子機械系統(tǒng)次聲傳感器陣列遙感勘測系統(tǒng)，其特征在于，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的由頻率信號解調(diào)、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字信號接收系統(tǒng)、行列編碼加載系統(tǒng)和行列編碼恢復(fù)系統(tǒng)七個部分構(gòu)成，其中頻率信號解調(diào)對測量信號進行頻率解調(diào)后，將解調(diào)數(shù)據(jù)傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，行列編碼加載系統(tǒng)將傳感器陣列的行編碼與列編碼輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將綜合數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)，數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)通過傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)字信號接收系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)并輸出，同時將信號輸出給行列編碼恢復(fù)系統(tǒng)輸出行列編碼。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述微電子機械系統(tǒng)次聲傳感器陣列遙感勘測系統(tǒng)，其特征在于用數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)完成地質(zhì)圖譜分析、地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維成像、地質(zhì)資源勘探、地層結(jié)構(gòu)對比分析、地質(zhì)活動跟蹤監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)難預(yù)警、陣列數(shù)據(jù)差模提取、非勘測信號測量和地質(zhì)災(zāi)難檢測九項任務(wù)，其中數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通過分析測量數(shù)據(jù)和對照行列編碼，進行地質(zhì)圖譜分析，從而得到地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維成像；數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通過進行地層結(jié)構(gòu)對比分析，對地質(zhì)活動進行跟蹤監(jiān)測；數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通過差模提取陣列數(shù)據(jù)信號，得到非勘探測量信號，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)接收掃描定向控制系統(tǒng)的反饋信息，并對信息做綜合分析。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述微電子機械系統(tǒng)次聲傳感器陣列遙感勘測系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)是由人機界面和數(shù)據(jù)檢測控制中央處理器兩個部分構(gòu)成，其中數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)利用人機界面接收工作人員指令，通過數(shù)據(jù)檢測控制中央處理器對掃描定向控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進行控制，同時接收數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的分析數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種遙感勘測領(lǐng)域的微電子機械系統(tǒng)次聲傳感器陣列遙感勘測系統(tǒng)。其數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)對掃描定向控制系統(tǒng)進行控制；掃描定向控制系統(tǒng)對超低頻聲波發(fā)射系統(tǒng)和微電子機械頻率耦合傳感器陣列控制并將反饋信息傳遞給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；超低頻聲波集束發(fā)射系統(tǒng)向地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)射檢測聲波，通過微電子機械頻率耦合傳感器陣列；微電子機械頻率耦合傳感器陣列接收并進行低頻信號混頻耦合，將低頻信號轉(zhuǎn)化成中頻頻率信號，將測量頻率耦合信號傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)進行模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換，同時將測量數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)與數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)進行信息交換，分析數(shù)據(jù)結(jié)果及反饋信息傳遞給數(shù)據(jù)檢測控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)測試速度快、快速反應(yīng)能力強、數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量高。
文檔編號G01V1/40GK101498790SQ200910119770
公開日2009年8月5日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者董子博, 閻濟澤 申請人:閻濟澤