爆破振动信号监测仪的研制方案，软硬件架构

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一、项目背景
                         随着社会的进步及城市建设加快，工程爆破越来越多的用于城市房屋、道路的建设以及矿山、山区道路建设上。比如说我们学校所在的重庆市，地处山区，楼房和道路的建设，就需要进行大量的进行工程爆破。而爆破施工过程中产生的振动、噪声等对周边环境建筑的影响日益加剧、纠纷不断；对国家、企业及个人带来巨大的损失。
                          
                         GB6722-2003中华人民共和国《爆破安全规程》的出台以及整个国民环保意识、安全意识、法制意识的不断提升；施工方对施工效率和进度要求的不断提升；全国爆破等行业对安全评估、振动记录的要求和测试要求亦越来越高，传统的振动记录仪已不能满足大量爆破方面的振动测试。我们以此出发点研制一台使用方便、功能强大、携带方便的检测仪，以便用于安全测距和安全装药量预测。
                          
                         适用范围：
                         1.城市建设中需要进行工程爆破的地区；
                         2.工程爆破、辐射、腐蚀等人员无法在场的危险测量环境；
                         3.实验室、生产现场或野外对各种动态过程的动态信号实时记录、数据处理与分析（如机械振动、谐波分析、水声实验、医疗监测等）。
                          
                         目标：
                         实现一台能主要用于爆破振动测量，便携的，可现场通过液晶设置参数、能记录下爆破现场采集到的爆破震动数据，并能进行初步数据处理的智能测振仪。
                          
                         二、系统指标
       

                1. 3通道并行采集；

       

                2. 输入信号范围：幅度≤ ±10V；

       

                3. A/D分辨率：16Bit（量程的1/65536）

       

                4.触发电平：用户可现场设置，一般不超过100mv。触发方式：爆破测振一般采用通道出窗触发。

                         5.多种输入耦合方式：交流耦合、直流耦合、地偶合；
                         6.浮点采样，采样频率:一般采用5KHz或者10KHz无需设置量程。根据输入信号的大小，设备自动设置当前量程，以获得最佳的采集效果；
                         7. 预留扩展功能接口，可连接数字I/O、无线传输、GPS、USB-OTG等功能模块；
                          
       

                三、技术路线

                         系统设计主要分为五个模块：电源模块、信号采集和调理模块、参数设置模块、显示模块和接口通信模块
                          
       

               

       

                 

                         电源模块：用电源泵TPS69110将输出电压固定在5V，然后通过多个电源转换芯片（LTC660、LTC1763、LTC1790等）输出各模块所需电压值（3.3V、http://www.eefocus.com/fpga/329158/file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempmsohtmlclip1\01clip_image003.gif5V以及5V参考电压），并包含电压指示电源，欠压时给出指示灯警示。
                          
                         信号采集和调理部分：首先通过速度传感器测试质点相对于地面垂直方向、水平切向方向和径向的震动数据，经过耦合方式选择、前级信号调理、可编程增益放大、抗混叠滤波、低通滤波和零点调节，最后进行A/D(16bit)转换，并行存入FPGA的存储器中。
                          
                         参数设置模块：将三通道数据分别分段存储到板中的FLASH中；通过FFT算法计算出三通道的主振频率、最大振速和震动时间。并将这些信息显示在液晶屏幕上。通过按键实现耦合方式、增益倍数、浮点放大、采样率和采样长度的设置。
                          
                         显示模块：显示三个通道的信号波形、设置菜单，增强用户与仪器的交互性，更直观人性化。
                          
                         接口通信模块：实现主机和FPGA的通信，USB控制芯片采用的是专用的USB、RS232接口芯片CY7C68013A，它是Cypress公司推出的EZ-USB FX2系列智能USB接口芯片，可使主机通过USB接口或者RS232对FPGA存储器的数据进行读取，同时，电脑软件对采集的数据进行更深的分析、设置参数、采集段数、触发电平和耦合方式设置等。并将设置好的参数保存到FPGA内部。