Cirrus芯片在礦用地震儀中的應(yīng)用
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系統(tǒng)開機(jī)(重啟)后初始化各個(gè)功能端口，并對(duì)各功能器件進(jìn)行初始化。
當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到采樣條件(采樣時(shí)間到)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入采樣環(huán)節(jié)。采樣過程中主要靠INT0中斷程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理。INT0是CS5378數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好的中斷。中央控制單元的INT0中斷接CS5378的DRDY信號(hào)，在CS5378轉(zhuǎn)換完成一次采樣后就觸發(fā)該中斷，從而采集程序就會(huì)讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行SD卡存儲(chǔ)。為提高寫SD卡的速度，該程序開辟了4 MByte的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，將寫滿的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)一次性寫入SD卡中，這樣避免了頻繁進(jìn)行SD卡寫操作，從而提高了系統(tǒng)的效率。在整個(gè)采樣過程中，將系統(tǒng)時(shí)鐘和采樣數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)存放，保證了數(shù)據(jù)的完整性。
5 性能測試
對(duì)于儀器的性能，在實(shí)驗(yàn)室分別對(duì)本底噪聲、最大信號(hào)、前放增益、采樣率等參數(shù)進(jìn)行了逐一測試。其各項(xiàng)指標(biāo)，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。儀器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如下：
帶道能力：單站三道(一道三分量)；觸發(fā)方式：定時(shí)觸發(fā)；采集分辨率：24位；采樣間隔：0．25 ms，0．5 ms，1 ms，2 ms，4 ms，8 ms可選；放大倍數(shù)：0～64倍可選；本底噪聲：優(yōu)于1μV(有效值)；動(dòng)態(tài)范圍：優(yōu)于120 dB；存儲(chǔ)能力：0．25 ms采樣，連續(xù)存儲(chǔ)48 h數(shù)據(jù)；通信協(xié)議：TCP／IP；防爆類型：本質(zhì)安全型。
現(xiàn)已研制了20套樣機(jī)，并已取得了防爆證和MA認(rèn)證，儀器樣機(jī)如圖7所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201610/306002.htm
通過計(jì)算，采集通道在采樣率為1 000 sample·s-1時(shí)等效輸入噪聲0．84μV(RMS)，測試數(shù)據(jù)如圖8所示，達(dá)到了儀器預(yù)期的指標(biāo)1μV。
為驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)儀器的采集性能，將其與加拿大ARIES地震儀在某一地面工地并聯(lián)接在同一個(gè)檢波器上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，其波形如圖9所示。從圖中可以看出，本文設(shè)計(jì)的地震儀其波形形態(tài)與Aries儀器完全一致。ARIES地震儀與本文研制的地震儀參數(shù)對(duì)比如表1所示，可以看出本文研制的地震儀其性能達(dá)到了礦井地震勘探的要求。目前已部分礦井用本文研制的防爆地震儀進(jìn)行了多次井下地震勘探施工，取得了較好的勘探效果。
6 結(jié)束語
從分析Cirrus Logic公司的地震勘探芯片特點(diǎn)觸發(fā)，采用CS3301A+CS5373A+CS5378芯片組，設(shè)計(jì)了一種高性能、低功耗、適用于煤礦井下工作的防爆便攜式地震儀。該儀器采用先進(jìn)的ARM9嵌入式處理器，集成了GPS對(duì)時(shí)、大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，儀器的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。該儀器的研制成功，對(duì)于煤礦井下二維地震勘探以及超大工作面的槽波勘探具有重要的意義。
評(píng)論