多功能数字频率计的设计与研究

为精准测量信号频率等参数,设计了一种以STC89C52RC单片机为控制核心、由三极管3DG120、施密特触发器74HC14和分频器74HC4040等构成信号处理电路,可以测量信号频率、周期、脉冲宽度等参数的多功能数字频率计。该频率计通过RS232串口将单片机测量的数据传送至上位机,利用上位机软件集中显示所测信号的频率、周期、脉宽、占空比等各参数测量值并描绘出所测信号波形,给出了单元模块设计电路和配套的软件设计,并提出小信号测量时抗干扰的一些办法。实验表明,系统结构简单,是对电子计数器多功能和多用途的扩展型设计和研究,频率测量误差低于0.1%,达到设计技术指标,具有良好的人机交互性,其中信号频率测量范围为1～50 MHz,可测小信号,幅值低于0.5 mV,能满足实际测量要求。     

Velocity calibration for microseismic event location using surface data

Because surface-based monitoring of hydraulic fracturing is not restricted by borehole geometry or the difficulties in maintaining subsurface equipment, it is becoming an increasingly common part of microseismic monitoring. The ability to determine an accurate velocity model for the monitored area directly affects the accuracy of microseismic event locations. However, velocity model calibration for location with surface instruments is difficult for several reasons: well log measurements are often inaccurate or incomplete, yielding intractable models; origin times of perforation shots are not always accurate; and the non-uniqueness of velocity models obtained by inversion becomes especially problematic when only perforation shots are used. In this paper, we propose a new approach to overcome these limitations. We establish an initial velocity model from well logging data, and then use the root mean square (RMS) error of double-difference arrival times as a proxy measure for the misfit between the well log velocity model and the true velocity structure of the medium. Double-difference RMS errors are reduced by using a very fast simulated annealing for model perturbance, and a sample set of double-difference RMS errors is then selected to determine an empirical threshold. This threshold value is set near the minimum RMS of the selected samples, and an appropriate number of travel times within the threshold range are chosen. The corresponding velocity models are then used to relocate the perforation-shot. We use the velocity model with the smallest relative location errors as the basis for microseismic location. Numerical analysis with exact input velocity models shows that although large differences exist between the calculated and true velocity models, perforation shots can still be located to their actual positions with the proposed technique; the location inaccuracy of the perforation is <2 m. Further tests on field data demonstrate the validity of this technique.     

具有检测电池容量功能的充电器设计

为解决市场主流充电器缺少电池容量检测功能以及电池充满电量后不能自动断电等问题,设计了一种以MSP430单片机为控制核心、DS1302为外围时钟电路芯片、具有检测电池容量功能的充电器,并给出了单元模块设计电路和配套的软件流程图。实验表明,该充电器可对锂电池、镍镉电池进行充电和放电,并提供两种电池容量检测方式,在采用传统电池容量检测方式测量时误差不超过5%;快速检测方式因节省时间,误差稍大。     

无缆遥测地震仪采集站的低功耗设计

无缆遥测地震仪采集站采用电池供电,属于户外便携式测量仪器,降低系统功耗是系统设计的关键问题.本文以低工作电压和低工作频率为低功耗设计的出发点,选择低电压、带功耗控制功能的CMOS元器件构建状态、频率可调的低耗能硬件电路;并设计了高转换效率的电源转换模块和低损耗的供电控制网络,在此基础上采用动态功耗管理技术(DPM)根据工作流程需要为各电路模块分配能耗状态,降低系统平均功耗.此外从代码执行效率、系统工作机制等方面对嵌入式软件进行优化设计,减少不必要的CPU开销.测试结果表明,采集站野外作业最大平均功耗为4.4W,达到了低于5W的设计目标.     

烟尘浓度检测装置的设计

为了更有效地测量环境中的烟尘浓度,监测和改善空气质量,利用光电技术将尘粒浓度转换为成比例的电信号,以16位SPCE061A凌阳单片机为控制核心,设计实现了对烟雾浓度的检测,并给出了单元模块设计电路和配套的软件流程图。该装置可检测锅炉、工业、汽车尾气等污染源的烟尘浓度,并能进行连续监测,实现超值报警。实验表明,该装置烟尘浓度检测精度为0.1%,稳定性高。     

基于总体最小二乘-旋转不变算法的地表核磁共振信号参数估计

在地表核磁共振(SNMR)找水系统中,根据SNMR信号的参数能够预估地下含水层的储水量、导电性以及孔隙结构等信息。然而在实际应用中探测现场采集的SNMR信号十分微弱,易受到环境噪声干扰,导致无法直接获取SNMR信号的参数。针对这一问题,该文提出基于总体最小二乘-旋转不变法(TLS-ESPRIT)的地表核磁共振信号参数估计方法。基于谐波噪声与SNMR信号的相似信号特征构成一个由多个正弦衰减信号叠加的混合信号模型,使用TLS-ESPRIT将混合信号参数提取问题转换为旋转不变矩阵的广义特征值求解,从而获得SNMR信号的拉莫尔频率和弛豫时间,并结合最小二乘法求得其初始振幅和相位。仿真信号和实测信号实验结果表明此方法能够估计出混有随机噪声和工频谐波噪声的SNMR信号的参数,相比传统的谐波建模方法,在参数提取精度上效果更好。     

近红外光谱仪数据采集系统的研制

根据阵列检测型近红外光谱仪对采集卡动态范围和信噪比的要求,设计和实现了以USB2.0为通信协议的16位数据采集系统。系统采用Δ-∑模数转换器ADS1610,将CCD信号数字化。应用可编程逻辑技术,实现了TCD1304检测器的驱动和积分时间的256挡选择。系统的有效分辨率为15位,信噪比为58 dB,缓存容量为4K×16 bit,CCD积分时间30 ms~0.5 s可编程控制。研制的采集系统与分光系统结合,具有很好的市场价值和应用前景。     

几种放大器的程控增益电路设计

对直流放大器、音频功率放大器和宽带放大器设计时的主要难点进行了分析,给出了对相应的运放参数及类型的要求．结合3种放大器各自的特点,设计了相应的由DAC0832衰减器、X9C503数字电位器和AD603集成压控增益运放为核心构成的一种程控增益控制方案,使得采用数字化手段控制模拟量放大成为可能．     

建材放射性脉冲检测及其能量刻度设计

为对建材放射性进行检测,设计了基于光电倍增管的建材放射性脉冲检测及其能量刻度系统。系统包括光电倍增管检测、放射性脉冲调理电路及集成12位A／D的单片机MSP430F1612对放射性脉冲峰值的采样电路。该系统将单片机处理的数据通过RS232串口传送至上位机,上位机采用Visual Basic6．0软件对数据进行滤波拟合寻峰,通过获得的能量分析了建材中含有的放射性元素及其能量范围。系统较精确地实现了能量的刻度、自动寻峰和手动寻峰等,能准确判断的能量范围为0．01-2．97MeV。实现了现场对建材放射性的检测,具有很大的实用性和便携性。     

核磁共振信号频率测量系统的设计与实现

为提高核磁共振找水仪核磁共振信号频率的测量精度,设计并研制了核磁共振信号频率测量系统。该系统采用等精度测频原理,以CPLD（Complex Programmable Logic Device）为核心处理芯片,整个系统由信号调理电路、CPLD和单片机等构成,实现了核磁信号的整形调理、信号有效段的判断及核磁信号频率测试的功能。测试结果表明,该系统可较准确地测量出核磁信号的频率,其测量精度可达10^-5。