Cirrus芯片在礦用地震儀中的應用
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系統(tǒng)開機(重啟)后初始化各個功能端口，并對各功能器件進行初始化。
當系統(tǒng)達到采樣條件(采樣時間到)時，系統(tǒng)進入采樣環(huán)節(jié)。采樣過程中主要靠INT0中斷程序進行數(shù)據(jù)的采集和處理。INT0是CS5378數(shù)據(jù)準備好的中斷。中央控制單元的INT0中斷接CS5378的DRDY信號，在CS5378轉(zhuǎn)換完成一次采樣后就觸發(fā)該中斷，從而采集程序就會讀取數(shù)據(jù)并進行SD卡存儲。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，這樣避免了頻繁進行SD卡寫操作，從而提高了系統(tǒng)的效率。在整個采樣過程中，將系統(tǒng)時鐘和采樣數(shù)據(jù)一一對應存放，保證了數(shù)據(jù)的完整性。
5 性能測試
對于儀器的性能，在實驗室分別對本底噪聲、最大信號、前放增益、采樣率等參數(shù)進行了逐一測試。其各項指標，達到了預期的設(shè)計目標。儀器的各項技術(shù)指標如下：
帶道能力：單站三道(一道三分量)；觸發(fā)方式：定時觸發(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)；動態(tài)范圍：優(yōu)于120 dB；存儲能力：0．25 ms采樣，連續(xù)存儲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，并已取得了防爆證和MA認證，儀器樣機如圖7所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201610/306002.htm
通過計算，采集通道在采樣率為1 000 sample·s-1時等效輸入噪聲0．84μV(RMS)，測試數(shù)據(jù)如圖8所示，達到了儀器預期的指標1μV。
為驗證本文所設(shè)計儀器的采集性能，將其與加拿大ARIES地震儀在某一地面工地并聯(lián)接在同一個檢波器上進行數(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)對比如表1所示，可以看出本文研制的地震儀其性能達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觸發(fā)，采用CS3301A+CS5373A+CS5378芯片組，設(shè)計了一種高性能、低功耗、適用于煤礦井下工作的防爆便攜式地震儀。該儀器采用先進的ARM9嵌入式處理器，集成了GPS對時、大容量數(shù)據(jù)存儲功能，儀器的各項性能指標均達到設(shè)計目標。該儀器的研制成功，對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。
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