摘要针对煤矿井下地震仪器的特色，选用Cirrus Logic公司的地震勘探芯片组作为收集体系的中心部件。文中介绍了Cirrus Logic芯片的主要特色、构成、作业原理，并将其使用于矿用地震仪器中，规划了其硬件电路、并编写了操控软件，进行了试验测验。试验结果表明，所规划的仪器到达了煤矿井下防爆、微型化、低功耗、高速、高精度和便携性等要求。
要害词防爆；地震仪；Cirrus Logic；嵌入式技能
现在，地上地震勘探仪器展开迅速，其带道才能现已到达上万道乃至10万道；借助于现代电子、通讯技能、微电子学及软件技能，根据24位△-∑技能的地震收集站，其动态规模现已超越120 dB；收集站和主机构成的网络传输才能强壮，不计其数道的地震数据能在放炮激起后的时刻短时刻内传输到主机。使得在地上展开地震勘探作业变得愈加高效和快捷。可是，跟着地震仪器的道数越来越多，电缆的办理和保护本钱添加，专家猜测无缆存储式地震收集站将是下一步地震勘探仪器的展开方向。
在地震仪器的规划中，研制人员关于地震信号的收集功用要求越来越高，为能取得高分辨率的地震信号，要求收集体系的动态规模足够大，这对地震仪器的收集体系提出了较高的要求。传统地震仪均选用24位AD芯片，合作扩大电路以及数字滤波电路来完结采样电路。跟着集成电路技能的快速展开，Cirrus Logic公司供给的地震勘探系列芯片大幅简化了地震仪器收集电路的规划。
针对以上状况，结合煤矿井下仪器的特色，本文选用Cirrus Logic公司供给的地球物理丈量系列芯片CS3301A、CS5373A和CS5378规划了一种高精度、低噪声、低功耗的矿用防爆地震仪。该仪器完全摆脱了大线的困扰，完结了分布式收集、独立存储、会集收回，适用于在煤矿井下展开槽波勘探、地震勘探等作业。
1 Cirrus Logic芯片概述
Cirrus Logic公司为地震体系规划师供给高精度地震传感器地震收集、地球物理仪器以及地球物理使用解决方案。其地震勘探系列芯片CS3301A、CS5373A、CS5378为地震仪器的规划供给了便利，它们具有精度高、噪声低、装备灵敏等特色。CS3301A是一个适用于检波器的信号扩大器，具有1～64的可编程增益装备、CS5373A具有24位ADC和DAC；CS5378是数字滤波芯片，具有Sine、FIR、IIR多级滤波器，可根据要求设置，采样率1～4 000 sample·s-1恣意可选。
CS5373A上集成了用于地震检测的24位4级Delta Sigma调节器，使用于地震检测的DAC功用，使精巧单通道地震收集节点使用成为可能。C S5373A是Cirrus Logic公司第四代地震产品开发的新产品。CS5373A与CS3301差分扩大器及CS5378数字扩大器一起组成了Cirrus Logic公司的Single—S芯片组。它适用于单传感器路上及海上地震检测产品使用，占板面积小、低功耗。
2 体系规划
体系选用32位ARM芯片、结合24位A／D、SD卡海量存储技能等构建嵌入式硬件渠道，使用开源嵌入式Linux操作体系，完结体系功用装备、数据收集以及数据收回等功用。该仪器可完结单站3通道信号收集，各仪器之间使用GPS信号以及高精度时钟芯片完结时刻的精确同步。体系整体框图如图1所示。
体系具有以下功用：
(1)电源模块。完结对体系中各个模块的供电办理，供给数字3．3 V、5 V，模仿2．5 V，-2．5 V的供电。该部分完结镍氢电池到各部分电压输出的转化，并完结本安电源。
(2)中心操控单元。本文选用三星S3c2440A中心操控板，该芯片是根据ARM920T中心，嵌入式技能的32位ARM处理器，其作业频率高达400 MHz，处理速度更快、能耗更低。
(3)收集模块。选用Cirrus Logic公司供给的CS3301A+CS5373A+CS5378组成的单通道收集芯片，构成三通道收集模块，可完结三重量地震信号的收集功用。体系最高采样率达4 000 sample·s-1。
(4)对时模块。选用实时时钟芯片，使用GPS授时器可完结对体系的精确对时。别的体系使用中心操控单元进行仪器的作业时刻调度。
(5)存储模块。体系选用大容量工业SD卡完结对收集数据的实时存储。
(6)网络通信。体系选用以太网完结仪器作业参数的装备以及数据的回传功用。
3 硬件规划
矿用地震仪的硬件电路规划主要由电源电路、收集电路、操控电路、对时电路等组成。其间收集电路和操控电路是体系的要害。
电源电路部分便是要将电池输出变换成模仿和数字5路不同的作业电压，且要完结对各路电源的办理，以习惯整个体系的低功耗要求。
