專利名稱：地震前兆電磁波監測儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種采集記錄與地震有關的電磁波脈沖的儀器。
背景技術：
國內外很多地震例子和實驗室都證實地震在孕育過程中都產生電磁波輻射，電磁波將會成為一種有希望的地震短臨預報手段之一。因此，記錄和分析超低頻的電磁波變化，可以了解地震孕育、發生的變化過程，從而進行地震監測和預報。
目前，我國地震部門記錄電磁波的儀器有模擬記錄和數字記錄兩種，數字記錄的儀器也有幾種類型，面向不同的研究單位需要。有些儀器把電磁波每一個波形的頻率和振幅都保存下來，導致數據量非常龐大，儀器要涉及計算機、硬盤等外部設備，成本很高；有些儀器對低于某一界限的電磁波不保存，只保存超過界限的，從而減少數據量，但這種儀器仍必須以硬盤等存貯介質為輔助，成本也較高；不少電磁波儀器沒有提供遠程傳輸數據的能力，不能實現聯網；也有一些儀器即使可以遠程傳輸數據，但必須依靠連接計算機才能完成，增加了傳輸通信的故障率；還有一些儀器輸入信號的放大倍數固定不變或隨意改變，這不利于不同環境下多臺儀器的資料進行對比，降低資料分析利用。
實用新型內容本實用新型的目的是克服上述已有技術的不足之處，提供一種工作穩定、故障少、容易安裝、操作簡單、容易管理，便于分析處理的地震前兆電磁波監測儀。而且，能夠具有遠程傳輸數據能力，以便實現數據快速傳遞。
本實用新型的目的是通過如下技術方案實現的地震前兆電磁波監測儀，包括有電磁波信號探頭，機殼，機殼上的按鈕、指示燈、顯示屏，及裝于機殼內的控制電路，其中控制電路包括有常規的單片機控制電路、模數轉換電路、時鐘電路、鍵盤輸入電路、通訊控制電路、LED顯示電路，單片機控制電路是主控電路，由單片微型計算機芯片、存貯器、譯碼器、地址鎖存器及其外圍元件組成，其特征在于還設有過濾大于20赫茲頻率的數字濾波電路，電磁波信號探頭獲得的信號先輸入一級放大電路，再送入過濾大于20赫茲頻率的數字濾波電路，再經二級放大電路放大，然后輸入模數(A/D)轉換電路，再送入單片機控制電路，記錄的結果存入E2PROM存貯器。進一步地，還設有計算機接口電路，通過單片機控制電路的串行接口電路輸出，連接臺式計算機。
本實用新型的優點是對于大于20赫茲的頻率具有很好的濾波作用；保存脈沖在四個強度范圍的脈沖次數的方法既抓住了脈沖的特點，又減輕了數據量；儀器具有運行穩定可靠、運行連續率高、安裝維護簡便等特點；具備了電話撥號遠程數據調用功能，實現了數字化無人值守觀測。它是適合于在地方地震部門推廣使用的一種地震前兆監測儀器。
圖1是本實用新型的外觀示意圖；圖2是本實用新型的電路框圖；圖3是本實用新型的電路原理圖；圖4是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
本電磁波監測儀采用了先進的電子技術、計算機技術及通訊技術。儀器組成有單片機控制電路、放大電路、數字濾波電路、模數(A/D)轉換電路、實時鐘電路、鍵盤輸入電路、自動復位電路、計算機接口電路、通訊控制電路、LED顯示電路。其中，單片機控制電路是儀器的主控電路，由單片微型計算機芯片、存貯器、譯碼器、地址鎖存器及其外圍元件組成。
單片機控制電路是儀器的核心，它由微機處理器CPU-78E52和E2PROM存貯器AT28C256及其他外圍元件組成，記錄結果被存貯于存貯器中，CPU負責處理脈沖分類、統計數據、顯示數據、數據通訊、按鍵處理等功能。
一級和二級放大電路主要由專用的儀表測量放大芯片INA126P和LM32組成，設計了高精度、高穩定性、低功耗、低漂移的雙端輸入放大電路，放大倍數8000倍。二級放大設計成1至9倍，用戶可通過儀器面板上的按鍵進行設置。
濾波電路，為了濾0～20赫茲以外的干擾成分，采用美國MAXIM公司的八階開關電容式數字濾波芯片MAX294和LM324組成，設計成一個拐點頻率靈活設定的高精度的高階低通濾波器。
模數(A/D)轉換電路主要由4053和TLC549組成，將模擬電壓信號的大小轉換成數字形式。
實時鐘電路主要由美國DALLAS公司實時時鐘芯片組成，具有百年日歷，掉電后照常行走，保證時間日期的準確性。
LED顯示電路由74HC595組成，六位LED顯示用于顯示監測數據和日期時間。
鍵盤輸入電路由74HC245和74HC30組成，六個輸入按鍵完成查閱數據、設定時間和設定放大倍數等功能。
自動復位電路，采用美國XICOR公司的μP監控芯片，設計了一個集上電復位、電源監控、WATCHDOS(看門狗)電路于一體的單片機監控電路，能在程序失控下自動喚醒CPU并重新進入正常測量任務工作。
通訊控制電路，采用網絡連接控制器NETJET通訊控制卡，利用電話線可完成撥號、傳輸數據、掛機等功能。
穩壓電源電路由整流、濾波和LM7806等組成，并接有干式6V免維護充電后備電池，保證電源穩定持續。
計算機接口電路，通過單片機控制電路的串行接口電路輸出，連接臺式計算機。
工作原理及流程該儀器是一臺電磁波脈沖次數數字化記錄儀，記錄每小時小于20赫茲電磁波脈沖在四個強度范圍的脈沖次數，每小時統計一次結果。儀器的工作原理及流程是電磁波信號被探頭接收，探頭內的線圈感應產生微弱的電壓信號，經電纜從儀器的輸入口輸入。儀器以0.05秒的時間間隔接收信號，信號經一級放大8000倍之后，信號的幅度被大大提高，之后，信號經過濾波器，把頻率大于20赫茲的信號剔除，保留20赫茲及以下頻率的信號。將這些信號再次放大，放大倍數為1至9倍，這時放大后的信號仍然是模擬量，經過模數轉換后，得到了一個以數字表示的電壓幅度值。這個數值通過數據線送入CPU微處理器中，交給CPU進行統計和處理。CPU先判斷這個電壓幅度值，分別比較它與四個強度范圍(大于0伏、大于1.5伏、大于3伏、大于4.5伏)的大小，如果大于或等于某個強度范圍，就在CPU相應的臨時統計單元，脈沖記錄次數增加一次。如此循環不斷地工作，一個一個地累加，當滿一個小時之后，CPU把統計的結果放入E2PROM存貯器相應的單元中保存，CPU的臨時統計單元清零，又開始下一個小時的脈沖統計。這樣，就實現了記錄每個月里小于20赫茲電磁波每小時的脈沖在四個強度范圍的脈沖變化次數。由于存貯器把存放某日某一時間的單元設成是固定的，這樣，儀器會按時間順序每小時更新它所對應的單元數據，每月只更新一次，即某個月的數據將維持到下個月同一時間才被更新，所以數據在儀器內可以保存一個月。
功能作用本實用新型的儀器在佛山市范圍內共有8個地震前兆監測站先后安裝了這種儀器，監測站平時不用專人管理，實現了無人值守監測；設在市地震局的監測中心通過電話線定期對8個監測站接收數據，實現了數據快速傳輸；運用配套的計算機軟件可以對監測數據進行進一步的分析處理，非常快捷方便。經專家確認，這儀器接收過一次與地震發生過程有關的電磁波變化信息，從而提前做好準備措施。儀器的研制成功，大大提高了我市地震監測預報能力，對地震監測預報、減少地震對社會造成的損失、保障人民群眾財產生命安全，體現出巨大的社會效益。
本實用新型的特點是一是能有效的濾除大于20赫茲的頻率脈沖，保留20赫茲及以下的頻率；二是保存每小時小于20赫茲電磁波的脈沖在四個強度范圍的脈沖次數；三是記錄結果在儀器內可以保存一個月，不會因停電或搬遷而掉失；四是儀器內保存的數據可以通過手工查閱、與計算機連接或通過電話線遠程傳輸三種方式獲得；五是儀器輸入信號的放大倍數是數字化可調的，便于資料可對比性。這種儀器成本低、自動化程度高、可以遠程傳輸數據，充分體現出簡便、實用、先進的特性，解決了地方地震部門開展自動化地震監測、快速數據傳輸等問題，為提高地方地震部門監測能力創造了條件。
權利要求1.地震前兆電磁波監測儀，包括有電磁波信號探頭，機殼，機殼上的按鈕、指示燈、顯示屏，及裝于機殼內的控制電路，其中控制電路包括有常規的單片機控制電路、模數轉換電路、時鐘電路、鍵盤輸入電路、通訊控制電路、LED顯示電路，單片機控制電路是主控電路，由單片微型計算機芯片、存貯器、譯碼器、地址鎖存器及其外圍元件組成，其特征在于還設有過濾大于20赫茲頻率的數字濾波電路，電磁波信號探頭獲得的信號先輸入一級放大電路，再送入過濾大于20赫茲頻率的數字濾波電路，再經二級放大電路放大，然后輸入模數(A/D)轉換電路，再送入單片機控制電路，記錄的結果存入E2PROM存貯器。
2.根據權利要求1所述的電磁波監測儀，其特征是還設有計算機接口電路，通過單片機控制電路的串行接口電路輸出，連接臺式計算機。
專利摘要本實用新型涉及地震前兆電磁波監測儀，包括有電磁波信號探頭，機殼，機殼上的按鈕、指示燈、顯示屏，及裝于機殼內的控制電路，其中控制電路包括有常規的單片機控制電路、模數轉換電路、時鐘電路、鍵盤輸入電路、通訊控制電路、LED顯示電路，還設有過濾大于20赫茲頻率的數字濾波電路，電磁波信號探頭獲得的信號先輸入一級放大電路，再送入過濾大于20赫茲頻率的數字濾波電路，再經二級放大電路放大，然后輸入模數轉換電路，再送入單片機控制電路，記錄的結果存入E2PROM存貯器，具有成本低、自動化程度高、可以遠程傳輸數據，簡便、實用、先進的特性，解決了地方地震部門開展自動化地震監測、快速數據傳輸等問題。
文檔編號G01V1/18GK2786645SQ20042009597
公開日2006年6月7日 申請日期2004年12月6日 優先權日2004年12月6日
發明者廖華康, 劉慶東, 邱熙, 許勤, 司徒建彬 申請人:佛山市地震局
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