高精度微震監(jiān)測同步時鐘研究.pdf

1、微震監(jiān)測是集地震學、計算機學、地球物理學、物探等多門學科發(fā)展而形成的一門技術，微震監(jiān)測系統(tǒng)能夠對礦山煤炭盜采和越界開采放炮事件進行準確的定位，方便國家對礦山開采監(jiān)測與管理。目前，我國對微震監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)尚有欠缺，因此，設計一套安全可靠的微震監(jiān)測系統(tǒng)是非常必要的。微震監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據采集器對微弱信號進行采集時，需要高精度同步，且同步精度優(yōu)于1us。由于各個數(shù)據采集器在空間上是分離的，因此必須設計一種高精度同步時鐘對多個數(shù)據采集器進行同步采集

2、，保證各個數(shù)據采集器能夠高精度同步工作。
　　針對微震監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據采集器采集數(shù)據需要高精度的同步時鐘，設計和實現(xiàn)了基于GPS與恒溫晶振互補協(xié)調工作的高精度同步時鐘系統(tǒng)。通過對GPS接收到的1PPS信號進行穩(wěn)定性判決處理，得到穩(wěn)定1PPS信號。CPLD邏輯控制模塊對恒溫晶振的輸出頻率進行分頻，得到本地秒脈沖信號和同步時鐘信號，同時將恒溫晶振輸出頻率進行倍頻，為時間間隔測量模塊提供工作時鐘。時間間隔測量模塊在CPLD內部完成，用來測量

3、穩(wěn)定1PPS信號和本地秒脈沖信號之間的時間差，通過SPI通信將時間差發(fā)送給ARM主控電路。ARM主控電路對時間差進行卡爾曼濾波處理，得到DAC頻率偏差控制量，通過改變DAC電路輸出的模擬量，對恒溫晶振的輸出頻率進行微調，進一步使本地秒脈沖信號和穩(wěn)定1PPS信號同步，最終使每臺數(shù)據采集器的同步時鐘信號高精度同步，整個系統(tǒng)處于閉環(huán)工作狀態(tài)。同時為了增加野外勘測的工作時間，專門設計了電池檢測管理電路，對蓄電池組進行管理，使每個蓄電池的SOC值