地震觀測儀器維護(hù)

地震觀測儀器維護(hù)2011年11月1、地震計基本原理2、數(shù)據(jù)采集器基本原理3、傳遞函數(shù)4、日常維護(hù)中發(fā)現(xiàn)的問題擺的懸掛方式垂直擺水平擺1、地震計基本原理垂直擺水平擺STS-2地震計STS-2地震計STS-2地震計BBVS-60寬頻帶地震計三分向一體結(jié)構(gòu)頻帶寬度：60秒～40赫茲外置鎖擺、松擺螺釘上電初始化時自動檢測機(jī)械零位并調(diào)整支持遠(yuǎn)程零位監(jiān)控安裝時只需要調(diào)整水平、方位，松擺，加電后即可進(jìn)入工作狀態(tài)北京港震機(jī)電技術(shù)有限公司

采用經(jīng)典的力平衡負(fù)反饋技術(shù)，傳遞函數(shù)穩(wěn)定BBVS-60地震計反饋系統(tǒng)北京港震機(jī)電技術(shù)有限公司BBVS-60地震計控制系統(tǒng)北京港震機(jī)電技術(shù)有限公司ADuC812單片機(jī)擺體零位檢測與控制系統(tǒng)（僅在上電后和遠(yuǎn)程激活時短時間工作）10K擺體零位電壓控制調(diào)零馬達(dá)擺體零位電壓輸出實現(xiàn)了簡單安裝，無需用戶干預(yù)即可精確調(diào)零。BBVS-60頻率特性BBVS-60自身噪聲功率譜密度BBVS-60安裝使用水平調(diào)整

輸出插座水平泡水平泡鎖擺螺釘垂直方向為鎖定狀態(tài)方位基準(zhǔn)方位基準(zhǔn)鎖擺螺釘一、EDAS-24IP的特點(diǎn)數(shù)據(jù)采集、記錄、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)三大功能

EDAS-24LEDAS-24IP數(shù)據(jù)采集24BIT、5V/10V/20V3/6通道GPS時間間隙供電，同步精度、時間精度通信端口RS-2322個數(shù)據(jù)口RS-2322個（數(shù)據(jù)、控制臺）、LAN數(shù)據(jù)記錄無連續(xù)/事件/日志文件事件觸發(fā)

無電平、STA/LTA數(shù)據(jù)存貯

無硬盤、CF卡

電池?zé)o鎳氫充電電池TCP/IP無支持?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)

實時數(shù)據(jù)流，主動發(fā)送面向連接、按需服務(wù)，

TCP/IP協(xié)議www無參數(shù)設(shè)置查詢、數(shù)據(jù)管理、實時波形監(jiān)視FTP無遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理,上傳及下載

telnet

無遠(yuǎn)程訪問和控制

2、數(shù)據(jù)采集器基本原理（EDAS24IP）EDAS-24IP典型應(yīng)用流動地震觀測利用Linux的文件系統(tǒng)，支持大容量存貯一般臺站觀測遠(yuǎn)程管理實時數(shù)據(jù)傳輸/遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問二、EDAS-24IP概述2.1結(jié)構(gòu)2.2信號處理流程2.3基本特征與功能

2.4性能指標(biāo)EDAS-24IP的功耗<2W

2.1EDAS-24IP的外部簡介顯示燈存儲介質(zhì)及電池盒電源顯示燈外接電源插座COM1超級終端串口COM2數(shù)據(jù)串口地震計插座A

（3通道）地震計插座B

（6通道）GPS天線插座LAN插座1

顯示燈2電池盒3電源燈7地震計A8地震計B9GPS4電源插座5超級終端6數(shù)據(jù)串口10網(wǎng)口EDAS–

24IP的內(nèi)部構(gòu)成主電路板GPS主電路板DSP電路板地震計接口板B通道AD擴(kuò)展板A通道AD擴(kuò)展板電源控制板EDAS-24IP功能框圖

輸入放大器直接連接到地震計的信號輸出差分平衡輸入：提高抗共模干擾能力低噪聲轉(zhuǎn)換輸入信號變化范圍，適合ADC輸入多量程切換，使數(shù)據(jù)采集器有能力適合不同地震計的信號輸出幅度范圍（量程選擇5V/10V/20V）模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換（ADC）數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換（DAC）DACADC模擬信號數(shù)字信號采樣：按等間隔對輸入信號取樣量化：將每一個取樣的幅值轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼采樣率選擇：采樣定理：一個數(shù)字信號序列能夠表示的最大信號頻帶寬度為該數(shù)字信號序列采樣率的一半。主要由地震計的輸出頻帶決定，理論上越高越能反映真實值，實際上受傳輸速率及存儲容量約束。地震計頻帶采樣率FBS-320s-20Hz50HzBBVS40s-40Hz100Hz模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼。常見的ADC有8位、12位、16位、24位，它們具有不同的性能，位數(shù)越高越好。北京港震機(jī)電技術(shù)有限公司2.2EDAS-24IP信號流程

地震數(shù)據(jù)采集器

AD采樣濾波

DSP信號處理實時數(shù)據(jù)輸出地震數(shù)據(jù)服務(wù)器1嵌入式Linux操作系統(tǒng)

Redboot、內(nèi)核、BusyBox常用命令

Tinylogin用戶管理、agetty控制臺、其他定制的Linux命令域應(yīng)用程序2wu-ftpd提供文件傳輸服務(wù)3telnetd提供網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程服務(wù)；4apache提供WWW網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及文件下載5地震數(shù)據(jù)服務(wù)、記錄程序；6客戶數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)站。命令轉(zhuǎn)發(fā)采樣率變換與數(shù)字濾波器DF62DF510DF410DF310DF216DF18DF52DF410DF310DF216DF18DF52DF45DF310DF216DF18DF52DF42DF310DF216DF18DF42DF310DF216DF18DF42DF35DF216DF18DF42DF32DF216DF18輸入采樣率輸出采樣率256K256K256K256K256K256K256K500Hz200Hz100Hz50Hz20Hz10Hz1Hz數(shù)字信號序列能夠表示的最大信號頻帶寬度為該數(shù)字信號序列采樣率的一半在采樣率變換之前需要用數(shù)字濾波器濾除多余頻帶的信號，以滿足新采樣率對信號頻帶的要求FIR數(shù)字濾波器通帶波動<0.08dB阻帶衰減<-135dB最小相位：初動清晰，適合速報。線性相位：適合強(qiáng)震記錄、結(jié)構(gòu)觀測、數(shù)據(jù)分析、工程應(yīng)用。地震數(shù)據(jù)文件存儲目錄結(jié)構(gòu)緩沖數(shù)據(jù)

文件系統(tǒng)的

目錄結(jié)構(gòu)永久紀(jì)錄文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)FlashFTP連接EDAS-24IProot目錄結(jié)構(gòu)

緩沖數(shù)據(jù)

文件的目錄永久紀(jì)錄文件的目錄如何得到EDAS-24IP地震數(shù)據(jù)1、實時波形數(shù)據(jù)；通過數(shù)據(jù)串口/網(wǎng)口，計算機(jī)啟動EDAS-IP-SMS軟件，建立連接，顯示波形，存儲。網(wǎng)絡(luò)連接到EDAS-24IP,FTP或WWW網(wǎng)頁下載ctn文件。2、標(biāo)定文件、事件數(shù)據(jù)和日志數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)連接到EDAS-24IP,FTP或WWW網(wǎng)頁下載ctn文件。3、查看波形文件

EDSP-IAS1.7以上版本

如何設(shè)置EDAS-24IP參數(shù)1、通訊端口；數(shù)據(jù)串口/網(wǎng)口，計算機(jī)啟動EDAS-IP-SMS軟件，建立連接，設(shè)置參數(shù)。2、串口設(shè)置；計算機(jī)啟動EDAS-IP-SMS軟件，建立連接，設(shè)置參數(shù)。3、網(wǎng)口設(shè)置網(wǎng)絡(luò)連接到EDAS-24IP,WWW網(wǎng)頁設(shè)置參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)連接到EDAS-24IP,啟動EDAS-IP-SMS軟件，建立連接，設(shè)置參數(shù)。4、參數(shù)設(shè)置需要管理員密碼

EDAS-24IP用戶級別EDAS-24IP的用戶分為網(wǎng)絡(luò)一般用戶和超級用戶：網(wǎng)絡(luò)一般用戶的訪問權(quán)限：1、

能夠查詢臺站的基本系統(tǒng)簡介及了解臺站基本情況；2、

能夠查詢臺站的儀器工作情況；3、

能夠查詢實時數(shù)據(jù)波形；4、

能夠查詢和回放指定時間段的地震波形文件，包括連續(xù)記錄和觸發(fā)記錄事件?？煽梢垣@得有關(guān)地震計傳遞函數(shù)等技術(shù)文檔。管理員的訪問權(quán)限：具有以上權(quán)限設(shè)置和更改儀器參數(shù)密碼管理

EDAS-IP-SMS1、面向連接、按需服務(wù)；2、用戶驗證，提供一定安全保證：采用與系統(tǒng)一

致的用戶及口令驗證連接請求；3、采用Steim2數(shù)據(jù)壓縮方式構(gòu)成數(shù)據(jù)幀，幀格式

保持同數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)幀格式形式兼容；4、多種數(shù)據(jù)服務(wù)方式，提供靈活組網(wǎng)支持：

?連續(xù)實時數(shù)據(jù)服務(wù)；

?事件信息服務(wù)；

?事件波形服務(wù)；

?數(shù)據(jù)段服務(wù)；地震數(shù)據(jù)服務(wù)的功能特點(diǎn)2.3EDAS-24IP的基本功能高性能的輸入放大器、Σ-Δ調(diào)制器CS5321實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換、高精度FIR數(shù)字濾波器、去零點(diǎn)濾波器（高通）GPS時間服務(wù)精度:鐘差<0.1ms頻差<1ppm靈活的標(biāo)定信號發(fā)生器及地震計零點(diǎn)監(jiān)控RS-232兼容串行接口（控制臺、數(shù)據(jù)）單電源供電、工作參數(shù)掉電不丟失環(huán)境溫度與供電電壓監(jiān)測（內(nèi)部電壓）

自動定時健康信息面板顯示工作狀態(tài)地震數(shù)據(jù)記錄

地震數(shù)據(jù)記錄及參數(shù)設(shè)置的遠(yuǎn)程服務(wù)

實時數(shù)據(jù)服務(wù)與顯示

軟件遠(yuǎn)程升級2.4EDAS-24IP的性能指標(biāo)

通道數(shù)3/6標(biāo)定信號發(fā)生器16位DAC,±5mA指令/定時輸入滿度值±5V,±10V,±20V,差分標(biāo)定信號類型方波、正弦波，偽隨機(jī)碼,強(qiáng)震輸入阻抗>100KΩ（單邊）授時GPS，授時/守時精度<1毫秒A/D轉(zhuǎn)換24位通訊接口兩個RS232，一個10M/100M動態(tài)范圍>135dB@采樣率為50Hz自啟動功能自檢、自動復(fù)位、重啟功能系統(tǒng)噪聲小于1LSB(有效值)通訊協(xié)議TCP/IP協(xié)議，基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的實時數(shù)據(jù)傳輸，支持FTP、Telnet、Http.非線性失真度<-110dB@采樣率為50Hz記錄功能連續(xù)和觸發(fā)事件同時記錄路際串?dāng)_<-110dB記錄容量及介質(zhì)30GB硬盤或FLASH盤，可選配數(shù)字濾波器FIR，線性和最小相移記錄格式支持SEED格式輸出采樣率1,10,20,50,100,200,500Hz工作溫度溫度-20℃~+55℃頻帶范圍0~0.4,4,8,20,40,80,200Hz供電電源直流9~18V，標(biāo)準(zhǔn)12V，內(nèi)置可充電鎳氫電池去零點(diǎn)濾波器一階數(shù)字高通濾波器平均功耗<2W高通濾波可設(shè)DC、10、30、100、300、1000、3000S外形尺寸200mm×300mm×88mm 三、EDAS-24IP安裝指南3.1安裝步驟3.2連接EDAS-24IP到供電電源3.3連接到通信設(shè)備或計算機(jī)3.4連接地震計3.5安裝GPS天線3.6LED面板顯示3.7檢查工作狀態(tài)

安裝附件第一步 設(shè)備準(zhǔn)備在安裝之前檢驗參照第一節(jié)所需要的設(shè)備是否齊全，并準(zhǔn)備一臺計算機(jī)，其硬件要求：l

奔騰ⅢCPU、128M內(nèi)存、CDROM；l

至少一個RS232端口；l

至少一個LAN口。操作系統(tǒng)要求：l

Windowds2000；l

Servicepack2；l

安裝JAVAPLUG（訪問EDAS-24IP內(nèi)部的WWW網(wǎng)頁之前應(yīng)在計算機(jī)上安裝）。應(yīng)用軟件要求：

l

最好安裝港震公司的EDAS-IP-SMS軟件，該軟件同時支持串口及網(wǎng)口方式與EDAS-24IP的通訊連結(jié)，參照軟件手冊；l

FTP軟件。安裝步驟（一）安裝步驟（二）第二步 安裝GPS天線，參照第二章第七節(jié)；第三步 連接EDAS-24IP到地震計，參照第二章第六節(jié)；第四步 連接EDAS-24IP的電源線路外部電源，參照第二章第三節(jié)；第五步 連接EDAS-24IP的實時數(shù)據(jù)串口COM2的通訊線到計算機(jī)本地串口，參照第二章第四節(jié)；第六步 連接EDAS-24IP的網(wǎng)線到計算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，參照第二章第五節(jié)；

安裝步驟（三）如果本地計算機(jī)安裝了EDAS-IP-SMS軟件，則采用以下步驟操作（建議使用）：

第七步 連接EDAS-24IP電源插頭，面板電源指示燈（紅色）亮，表示EDAS-24IP開始工作；第八步 啟動本地計算機(jī)安裝的EDAS-IP-SMS軟件，并使用串口與EDAS-24IP連通，得到EDAS-24IP的的IP地址，修改EDAS-24IP的IP地址為實際應(yīng)用的IP地址，參照EDAS-IP-SMS軟件手冊；第九步 修改好EDAS-24IP的IP地址后，重新啟動EDAS-24IP，則EDAS-24IP的IP地址為新修改的IP地址，使用新的IP地址，通過EDAS-IP-SMS軟件以網(wǎng)絡(luò)方式連通EDAS-24IP，連通后則可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置等操作，參照EDAS-IP-SMS軟件手冊；第十步 當(dāng)然，還可以通過WWW網(wǎng)頁、FTP或telnet的方式訪問EDAS-24IP，參照第三章和第四章。

3.1連接到供電電源

引腳編號引腳名稱輸入/輸出類別1+12V電源輸入2+12V電源輸入345GND電源地6GND電源地7

電源關(guān)斷信號輸入電源管理外電源電池電池充電系統(tǒng)3.2連接到通信設(shè)備或計算機(jī)

波特率

>A通道所需的數(shù)據(jù)傳輸速率

+B通道所需的數(shù)據(jù)傳輸速率；

其中

A通道所需的數(shù)據(jù)傳輸速率=SRA*90+180；

B通道所需的數(shù)據(jù)傳輸速率=SRB*90+180；A通道采樣率(Hz)B通道采樣率(Hz)可用的最小波特率(BPS)10,20,50

4800100

9600200

19200500

576005048005010,20,50960010010,20,50,1001920020010,20,50,100,20038400500200,500115200

表2.3部分采樣率與波特率的對應(yīng)關(guān)系

3.3連接地震計接口引腳說明引腳編號引腳名稱輸入/輸出類別引腳編號引腳名稱輸入/輸出類別1SGND1第一路信號地11PGND電源地2CH1+Vin第一路信號正輸入12CH1-Vin第一路信號負(fù)輸入3CH2+Vin第二路信號正輸入13SGND2第二路信號地4CH3+Vin第三路信號正輸入14SGND3第三路信號地5CH1_OFFSET第一通道地震計監(jiān)控15CH2_OFFSET第二通道地震計監(jiān)控6CAL_OUT(I)標(biāo)定電流輸出16CH3_OFFSET第三通道地震計監(jiān)控7CAL_OUT(V)標(biāo)定電壓輸出17PGND電源地8CAL_OUT(C)強(qiáng)震標(biāo)定控制輸出18CH2-Vin第二路信號負(fù)輸入9+VS電源19CH3-Vin第三路信號負(fù)輸入10+VS電源3.3連接地震計與不同傳感器的輸入連接

BBVS、BBAS直接無縫連接與其他則需要增加接口盒3.4安裝GPS天線GPS天線對天空的張角要盡量大

具有GPS接收機(jī)，獲取UTC時間和經(jīng)緯度信息，對數(shù)字信號標(biāo)注時標(biāo)地震數(shù)據(jù)采集器內(nèi)部時間采用UTC標(biāo)準(zhǔn)時間

3.5LED面板顯示1電源指示燈2GPS工作狀態(tài)燈3硬盤工作狀態(tài)燈4網(wǎng)絡(luò)端口工作指示燈1電源指示燈3.6數(shù)采監(jiān)控軟件的安裝EDAS-24IP-SMS數(shù)采監(jiān)控軟件光盤安裝3.7檢查工作狀態(tài)

波形顯示區(qū)掃描時間刻度區(qū)波形顯示參數(shù)狀態(tài)欄存盤顯示框臺站編號采樣率顯示框時間顯示框WWW網(wǎng)頁訪問1、基于Web的Java小程序設(shè)計；2、使用數(shù)據(jù)服務(wù)程序提供的服務(wù)實

現(xiàn)同處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集器的交

互活動；3、使用WWW服務(wù)器提供的功能實

現(xiàn)數(shù)據(jù)下載，操作簡單；四、參數(shù)設(shè)置與查詢4.1查詢地震數(shù)據(jù)采集器參數(shù)4.2實時波形顯示4.3設(shè)置臺站編號4.4設(shè)置采樣率及高通濾波器4.5設(shè)置傳感器量程、轉(zhuǎn)換因子、零點(diǎn)修正值4.6設(shè)置通信參數(shù)立即生效、數(shù)采掉電重啟后才有效4.7實時波形存盤連續(xù)存盤、分小時存盤4.8顯示工具欄和信息提示欄

轉(zhuǎn)換因子注：轉(zhuǎn)換因子等于每個Count對應(yīng)的輸入電壓值例：

EDAS-24IP10V量程1589nV/count=10(V)/6291455(count)20V量程3179nV/count5V量程794nV/countEDAS-24L機(jī)械擺的傳遞函數(shù)Laplace變換后：M為質(zhì)量體S為懸掛彈簧R為阻尼z(t)為輸出，表示M相對于地面的運(yùn)動三、傳遞函數(shù)H(s)為擺的傳遞函數(shù)擺的輸出z(t)是擺體相對于地面運(yùn)動的位移傳遞函數(shù)H(s)表示使用該擺觀測地面運(yùn)動位移時的系統(tǒng)頻率特性機(jī)械擺對地面運(yùn)動速度的響應(yīng)記xv(t)為