DSP细分技术在光栅检波器中的应用

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地震检波器是一种将机械振动转换为电信号的机电转换装置,是应用于地球物理勘探及工程测量领域的专用传感器,是为了接收和记录地震波而专门设计的一种精密的机械、电子组合装置,它性能的好坏直接影响地震记录质量和地震资料的解释工作,它是地震勘探数据采集中最重要的一个环节。 本文主要介绍了一种莫尔条纹信号电子学细分方法及其装置在高精度高分辨率光栅地震检波器中的应用。该装置根据细分原理,采用数字信号处理器DSP,并与滤波电路、辨向电路、鉴零电路,A/D转换器等外部电路相结合,实现了莫尔条纹信号200倍频的快速细分。该装置具有以下优点: 1、通过差动放大器和滤波电路改善了莫尔条纹原始信号的质量,降低了高次谐波的干扰,采用高速比较器改善了方波质量。 2、采用高速12位A/D转换器提高了模拟数字量的转换精度,该A/D转换器内含八路同步采样/保持电路,减少了系统元器件的数量并提高了系统的稳定性和可靠性,它所能辨别的输入模拟电压的最小变化量为2.441mV。 3、采用数字信号处理器DSP完成软件细分,数据处理时间小于12μS,仅为PIC单片机同样的细分程序处理时间的1/10,有效地缩短了数据处理时间,提高了系统的响应频率。 4、软件细分采用幅值相位法,可以消除振幅波动对细分精度的影响,软件实现了200细分,提高了光栅地震检波器的分辨力,使100线的光栅分辨力可达50nm。 5、系统可以灵活扩展细分数,在满足系统响应频率前提下,细分数可以进一步提升,12位A/D转换器理论细分值最高可达2048倍。 6、该系统采用软件查值和硬件辨向相结合的方式查找光栅运动副换向关键点的A/D值,与传统的细分辨向电路有很大不同,是本论文的一个创新之处。 通过软、硬件技术的有机结合,将细分技术应用于光栅地震检波器中,将会带来广泛的发展前景。
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