基于虚拟仪器的强震仪相位校准系统的设计与实现

论文摘要

传感器的相频特性的校准对地震观测、工程振动测量具有重要意义。地震的测量、预报、预警都需要至少三个地震观测点确定地震的震中、震源深度和震中距。如果不能准确知道每一个传感器的相位特性,就不能准确地确定地震三要素。数据采集及信号分析可以真实地记录各种传感器拾取的信号,提取各种有用的信息。基于虚拟仪器的数据采集和分析系统更具有其优越性,它功能强大,可通过不同的设计程序就可以实现完全不同的各种测量仪器的功能,还具有操作简单、测控精度高等特点。振动比较法校准是通过标准传感器与被校准传感器的比较而获得被校准传感器的灵敏度的方法,校准时需在校准振动台上同时“背靠背”地安装标准传感器和被校准传感器。本文就地震专用仪器中强震仪的相位校准设计并实现了一种基于虚拟仪器技术的比较法相位型振动校准系统,针对系统需要,在数据采集中的进行多线程采集设计,可以保证采集的信号不丢失。在数据处理中进行主频信号的提取,滤掉杂波。并在数据分析中进行相位比较法算法的设计,通过对参考传感器和被校传感器两路信号的采集和处理,能够在宽频带范围内实现加速度传感器复合灵敏度的精确校准,在小相位差的测量上实现了与相位标准同等级的精确测量。在验证实验中进行了相位测量、幅值测量和比较法相位校准实验,实验得到了较好的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题的研究目的和意义
• 1.1.1 地震动相位特性
• 1.1.2 强震仪在各领域的应用
• 1.1.3 强震仪在四川汶川地震强震动观测中的应用
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外相位计量发展概况
• 1.2.2 国内相位计量发展概况
• 1.3 本论文的主要工作和组织结构
• 第2章 虚拟仪器
• 2.1 LabVIEW简介
• 2.1.1 图形化编程环境
• 2.1.2 编程工具介绍
• 2.2 虚拟仪器
• 2.2.1 虚拟仪器分类
• 2.2.2 虚拟仪器的主要特点
• 2.2.3 虚拟仪器的发展趋势
• 2.3 本章小结
• 第3章 相位比较法校准
• 3.1 相关术语及定义
• 3.2 比较法振动幅相特性测量原理与方法
• 3.3 检定项目和检定方法
• 3.3.1 外观
• 3.3.2 传感器的安装
• 3.3.3 传感器参考灵敏度的检定
• 3.3.4 测振仪频率响应检定
• 3.3.5 测振仪幅值非线性度检定
• 3.3.6 检定周期
• 3.4 本章小结
• 第4章 强震仪相位校准系统的设计与实现
• 4.1 强震仪相位校准的方法设计
• 4.2 相位特性测量系统的设计方案
• 4.3 硬件部分功能简单介绍
• 4.4 相位校准系统的实现
• 4.4.1 数据采集模块
• 4.4.2 数据处理模块
• 4.4.3 数据分析模块
• 4.5 软件功能介绍
• 4.6 本章小结
• 第5章 实验及数据分析
• 5.1 实验用仪器设备
• 5.1.1 低频标准振动台
• 5.1.2 函数/任意波形发生器
• 5.1.3 Agilent 3458A 8.5位数字多用表
• 5.1.4 SLJ力平衡传感器
• 5.2 实验方法及数据分析
• 5.2.1 强震仪校准的内容
• 5.2.2 相位测量的验证实验
• 5.2.3 幅值测量比对
• 5.2.4 比较法相位校准实验
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历