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基于傅里葉變換的MEMS地震檢波器設計

作者: 時間:2010-12-16 來源:網(wǎng)絡 收藏

引言

檢波器是石油、煤炭、金屬等礦產(chǎn)及工程勘探等數(shù)據(jù)采集中重要的傳感器,它的性能將直接影響到資料及技術成果的準確性,目前我國的測試系統(tǒng)技術水平相對落后,檢波器體積較大、不便攜帶,CPU功能有限、功耗較大。本采用檢波器對信號進行采集,信號經(jīng)低功耗主控芯片MSP430F247完成A/D轉換后存儲數(shù)據(jù),將其進行FFT,得到采集信號的頻譜特性,可以大大提高勘探的準確性,減小系統(tǒng)的體積、重量、功耗等,實現(xiàn)地質勘探、石油開采等現(xiàn)場作業(yè)。

硬件

檢測傳感器、MSP430F247控制芯片和波形顯示三部分組成,系統(tǒng)框圖如圖1所示。 采集地震波并將其轉換為電壓信號,由MSP430完成 A/D轉換,經(jīng)FFT,得出其頻譜特性圖。


圖1 系統(tǒng)框圖

檢測部分

檢測部分的核心是MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)傳感器,它以硅材料為基底,采用微機械加工工藝和IC工藝加工出差動電容式微機械加速度計,感應重力的變化,為了提高加速度計的工作靈敏度,通常采用電容式結構,采用質量塊—彈簧—阻尼器系統(tǒng)來感應加速度。結構示意如圖2所示。


圖2 結構示意圖

當加速度計連同外界物體一起加速運動時,質量塊就受到慣性力的作用向相反的方向運動。質量塊發(fā)生的位移受到彈簧和阻尼器的限制,位移變化,引起可動臂和固定臂之間的電容發(fā)生相應的變化,引起輸出電壓的變化,工作原理圖如圖3所示。


圖3 工作原理圖

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