岩体声发射是指岩体在外力作用下，其内部会存在缺点或不均质部位，首要储蓄着应变能，当这种应变能储蓄到必定程度时便以弹性波的办法开释，并由源点向四周传达开去的现象。它在很大程度上反映了岩体受力后的活动状况，可作为猜测、预告、点评岩质工程结构稳定性的重要依据。滑坡决裂面追寻定位体系的硬件是一个8通道声发射监测仪，该监测仪的主要功用是经过设置于空间不同部位的传感器实时检测并收集滑坡滑动面变形决裂进程中所激宣布的岩体声发射波，依据其初次波抵达的时间差来完结对声发射源的定位，然后完结滑动面决裂实时追寻与滑坡预告，使作业人员能提早有的放矢地加固这些岩土体工程，以防备灾祸的发生，减小事端丢失。
在声发射监测进程中，由传感器所感应到的声发射信号是多频率混杂散布的，而且还有一些并不是监测所需的频段信号搅扰，因而，有必要依据现场信号抗混杂滤波的需求，对探头感应到的声发射信号进行指定截止频率的凹凸通滤波处理，然后得到真实有用，有助于滑坡损害剖析的声发射信号。
1 信号收集器中滤波部分的参数规划要求
该声发射监测仪主要由探头、信号收集器、收发器、主机(PC机)及电源组成。每一个通道有1个探头、1台信号收集器，依据监测区域的巨细、实践选用电缆的功用及“探头矩阵法”的剖析，挑选运用8个通道来进行声发射信号的实时监测，将8个通道散布在监测区的不同方位上。
每一个信号收集器的结构相当于一个独立的数据收集体系，坐落被测目标邻近(有些运用中直接将其与探头传感器整装在一起)，可独立完结信号的处理、收集和存储，其详细的结构示意图见图1。收集到的声发射模拟信号经A／D转换器转换成数字信号，存储于暂存器中，由发送／接纳单元以无线通信的办法传送到PC机。
在信号处理模块中，要先对由探头传送来的声发射信号进行滤波处理。在该规划中，要求运用带通滤波器，依照低作业电压、低功耗的准则进行规划。其间，滤波器的截止频率要求能够由程序操控，高通和低通滤波的截止频率各有3档，数值如下：高通：100Hz、500 Hz、950 Hz；低通：1050 Hz、2000 Hz、3500 Hz。
由结构示意图可知，该程控带通滤波器是由低通滤波器和高通滤波器级联而成的。
因为在声发射监测进程中需求对监测到的信号进行不同截止频率的滤波剖析，所以信号处理单元中的带通滤波器有必要满意多频段的滤波要求。在以往的规划中常选用多级选频电路串联或许经过切换RC网络的办法来完结多频段滤波。但因为这些办法需求较多的%&&&&&%，且参数调整较为困难，因而在声发射监测仪中挑选运用可程控的开关电容有源滤波器MAX262来完结多频段程控带通滤波。
为了进步监测的准确度，有必要使体系中的滤波器通带尽量窄，即在挨近通带的止带能发生最佳的衰减，并期望滤波器的阶数在满意条件条件下尽或许小。切比雪夫型滤波器就具有上述特色，能够满意体系要求，所以挑选用切比雪夫呼应进行程控带通滤波器的规划。
2 多频段切比雪夫型带通滤波器
2．1 MAX262简介
MAX262作为MAXIM公司推出的双二阶通用开关电容有源滤波器，其间心频率规模为1．0 Hz～140 kHz，输入时钟最大为4 MHz，能够经过微处理器准确操控滤波器的传递函数，运用对中心频率和品质因数的编程设置，完结64级中心频率、128级品质因数的智能操控，而且能够经过顺便的滤波器规划软件，恣意改进滤波特性。其作业原理图如图2所示。与此一起，硬件电路选用CMOS工艺制作完结，无需外部元件即可构成各种带通、低通、高通、陷涉及全通滤波器。
MAX262内部有2个二阶滤波器A和B，它们能够独自运用，也可级联成四阶滤波器运用。每个滤波器组件都有其各自的输入时钟fCLK、独立的中心频率fO和品质因数Q。实践滤波器的中心频率fO由滤波器的输入时钟频率fCLK、6位中心频率操控字(F0～F5)和作业办法(M0，M1)三者一起确认。每个组件的品质因数Q是由7位操控字(Q0～Q6)独立设置的。外部时钟别离从引脚CLKA、CLKB引进，对外部时钟无占空比要求。但需求留意的是，在MAX262滤波器的内部，其采样速率是输入(CLKA或CLKB)的一半。
2．2 在8通道声发射监测仪中的运用
2．2．1 硬件规划
在声发射监测仪的信号收集模块中，经过单片机C8051F020改动MAX262的操控字和作业办法来完结不同截止频率之间的切换。滤波模块的硬件电路如图3所示。
MAX262内部的两个二阶滤波器是彻底独立的，运用MAX262内部的滤波器A完结低通滤波，滤波器B完结高通滤波，再将两个滤波器级联起来，以完结满意体系规划要求的四阶切比雪夫型带通滤波器。
因为低通三档和高通三档所要求的截止频率都是低频且距离宽，所以针对不同的截止频率和作业形式，在不超越MAX262的比率的规模情况下，有必要供给多种不同的时钟频率。本规划中选用MAXlIM公司的DS1099振荡器来为MAX262的两个滤波器供给所需的不一起钟频率。DS1099是一款低成本、低功耗、低频率的硅振荡器，可发生双路方波输出信号，经过对1．048 MHz主振荡器的不同分频，而使输出频率在0．25 Hz和1．048 MHz之间，所要输出的频率能够按要求由厂家进行编程设置。独立的使能操控端可别离启用或禁用两路输出信号。这儿依据规划要求，经过屡次核算，需求两个DS1099供给2种不一起钟频率，并要求厂家将这两个DS1099的4个频率输出口编程设置为262、131、65．5及16．375 kHz。在接纳低频信号时，经过C8051F020程序操控挑选适宜的滤波器输入时钟。由PO．2、PO．3、PO．4和PO．5等4个I／O接口别离操控2个DS1099的使能端，挑选滤波器所需的输入时钟。DS1099的正电源端均用旁路电容连接到地，以抗部分搅扰、进步电路稳定性。
MAX262的4位地址线和2位数据线别离连接到C8051F020的P3口的P3．0～P3．5。写答应输入端WR连接到P3．6。在滤波器输出中，为了避免因为逻辑输入的跃变而发生的某些噪声，加一个8 D触发器74HC374来进行缓冲／锁存。在滤波信号输出时，因为MAX262的输出波形为台阶状的采样信号，输出波形的“阶梯”以内部采样速率(fCLK／2)呈现，所以在信号输出端口加一个单极点RC滑润滤波器来减小这种台阶噪声搅扰。在电源部分，选用±5 V双电源供电，这样能够确保地址和数据的输入为TTL和CMOS电平兼容，一起还能够下降供电时的功耗。为了得到更好的功用，用旁路电容将V+和V-连接到地，这些%&&&&&%应尽或许放置在接近电源引脚的当地。
2．2．2 软件规划
依据滤波器中要用到的低通和高通各3档的截止频率及衰减极限，运用MAXIM公司供给的MAX260／261／262滤波器规划软件，把完结该滤波要求的fO和Q调试出来，再结合文献核算出各个频点相应的滤波器编程系数。最终，再次运用相应的滤波规划辅佐软件对参数进行恰当的调整，使规划成果到达最佳。调整后滤波器组件的各个频点的规划参数和相应的编程系数见表1。
经进程序操控C8051F020的P3．0～P3．5口，依据需求，在不同地址单元中存入相应的数据信息。存储器的内容是经过写入由A0～A3选中的地址来更新的，D0和D1为编程参数的输入。存储器地址单元的区分如图2所示。数据在
的上升沿时被储存到选中的单元中。由表2可见每个滤波器的作业形式、中心频率、Q值所需编程数据均需求分8次写入MAX262的内部寄存器才干完结设置。
在挑选滤波器的作业办法时，办法1和办法2均可完结低通，其间办法1具有最高的带宽，而办法2则可取得较高的Q和较低的输出噪声。将两种办法结合运用，能够在一个时钟频率下挑选较宽的中心频率fO掩盖规模。办法3是完结高通滤波器的仅有办法。
当要完结低通3 500 Hz和高通950 Hz组合而成的带通滤波功用时，先对完结低通的滤波器A的时钟频率作出挑选，仅使P0．2口输出低电平，然后挑选262 kHz的时钟输入，一起经过编程操控将作业形式(01)、中心频率fO(000011)、品质因数Q(0010010)的设置参数经过8次(0～7地址单元)写入到MAX262内部的寄存器中。再对完结高通的滤波器B的时钟频率作出挑选，仅使P0．3口输出低电平，然后挑选131kHz的时钟输入，一起经过编程操控将作业形式(10)、中心频率fO(011000)、品质因数Q(0110100)的设置参数经过8次(8～15地址单元)写入到MAX262内部的寄存器中。设置完结后，MAX262就依照当时所要求的中心频率和Q值对输入信号进行滤波处理了。其主程序流程如图4所示。
2．2．3 实测成果
在实践测验中，将滤波器A的中心频率设定为3500 Hz，滤波器B的中心频率设定为950 Hz，即级联而成的带通滤波器的中心频率为2225 Hz，通带宽度为2 550 Hz，对由探头传来的声发射信号进行滤波处理后的实测成果如图5所示。
从实测成果的截图中能够看出，该滤波器能够有用地滤除不必要的信号，根本到达规划要求。实践设置的滤波器参数与核算得到的滤波器参数之间存在些差异，但这些差错对滤波特性影响不大，实践测验得到了比较满意的滤波作用。
3 结束语
本体系充分发挥了C8051F020单片机强壮的操控才能和数据处理才能，并根据MAX262完结了可程控带通滤波器(高通和低通级联而成)的规划。此滤波电路具有结构简略、外围元件少、频响好、运用灵敏的长处。它只需1片MAX262，经过内部滤波器A和B的级联就能很简单完结四阶带通滤波器电路的规划，而且运用两片DS1099时钟发生器，满意了多个截止频率所要求的不同输入时钟。别的，该电路稍加改动后，还可经过对不同参数和N值的设置，来完结全通、低通、高通、带通等滤波器的规划。关于MAX262的时钟输入，还能够有更抱负的规划办法，能够考虑直接运用单片机内部的振荡器，经由功用杰出的时钟分频器的恰当分频后，得到可掩盖更广作业频率规模的多个时钟频率，这样能够更进一步简化电路。
