Система регистрации инфразвуковых сигналов

Изобретение относитcя к метрологии, в частности к средствам контроля природных и техногенных явлений, сопровождающихся эмиссией инфразвука. Переносная инфразвуковая система состоит из трех модульных радиомикрофонов, каждый из которых содержит поляризованный микрофон свободного поля, используемый совместно с микрофонным усилителем и повторителем на операционном усилителе, аналого-цифровой 24-битный преобразователь последовательного приближения (SAR), результаты преобразования которого через блок гальванической развязки поступают в контроллер управления на 32-битном микропроцессоре с GPS-приемником. Данные с GPS-приемника используются для привязки измеренных данных к точному времени и координатам модульного радиомикрофона. Система также содержит радиомодем, осуществляющий передачу данных в виде пакетов на базовый модуль. Базовый модуль состоит из трех радиомодемов, контроллера управления, конвертера интерфейса СОМ-USB, компьютера. При этом базовый модуль связан с компьютером через преобразователь основных напряжений питания, а модульный радиомикрофон имеет аккумулятор, обеспечивающий радиомикрофон питанием через преобразователь основных напряжений. Технический результат – повышение эффективности работы системы за счет обеспечения беспроводной передачи данных. 2 ил.

 

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для обеспечения сбора и передачи данных при мониторинге природных и техногенных процессов, сопровождающихся эмиссией инфразвука (взрывы, землетрясения, деструкция ледников).

В настоящее время регистрация инфразвука осуществляется с помощью микрофонов или микробарографов, помещенных в стационарно установленные камеры, которые соединены с системой трубчатых фильтров, подавляющих ветровые помехи. Для передачи инфразвуковых сигналов со всех стационарных устройств в центральную систему сбора используются заглубленные в почву или расположенные на поверхности, длинные кабельные соединения, а также неспециализированные аналого-цифровые преобразователи и внешние GPS-приемники (Асминг В.Э. и др. О результатах наблюдений на Апатитском сейсмоинфразвуковом комплексе. / Вестник МГТУ, Мурманск, 2008, том 11, Выпуск 3, с. 512-518). Наряду со стационарными группами, для приема инфразвуковых сигналов, применяются переносные микрофоны, однако для последующей передачи сигналов в пункт сбора инфразвуковой информации, также используются кабельные соединения (Eugene Т. Herrin et. all. High-altitude infrasound calibration experiments. / Acoustics Today, April 2008, Vol. 4, p. 9-20). На установку и отладку этих систем требуются большие трудовые и материальные затраты.

Для мониторинга природных и техногенных явлений, генерирующих инфразвук, предлагается использовать бескабельную переносную систему регистрации инфразвуковых сигналов, которая позволяет получать и передавать цифровые инфразвуковые данные посредством радиосвязи.

Техническим результатом системы является получение и передача цифровых инфразвуковых данных посредством радиосвязи в заданный промежуток времени. Результат достигается за счет использования трех модульных радиомикрофонов, каждый из которых включает необходимые функциональные блоки и передает данные по радиосвязи в приемник сигналов - базовый модуль, который содержит контроллер управления, передающий инфразвуковые сигналы, поступающие по радиосвязи от модульных радиомикрофонов, в компьютер.

Преимущество изобретения. Бескабельная переносная инфразвуковая система, состоящая из трех устройств, названных модульными радиомикрофонами, передающих данные по радиосвязи в приемник сигналов - базовый модуль, позволяет получать в реальном времени и передавать инфразвуковую информацию, значительно повышая качество и оперативность измерений.

Основой конструкции каждого из трех модульных радиомикрофонов (фиг. 1) является поляризованный микрофон свободного поля, используемый совместно с микрофонным усилителем 1. Для согласования выходного импеданса микрофонного усилителя с входным импедансом аналого-цифрового преобразователя применен повторитель на операционном усилителе 2. Аналого-цифровой преобразователь 3 построен с использованием микросхемы, представляющей собой 24-битный преобразователь последовательного приближения (SAR). Результат преобразования через блок гальванической развязки 4 посредством последовательного синхронного интерфейса поступает в контроллер управления 5 на 32-битном микропроцессоре. К контроллеру также подключены модули GPS-приемника 6 и радиомодема 7, работающего на индивидуальной для каждого из трех модульных радиомикрофонов частоте. Микропрограмма контроллера позволяет при помощи GPS-приемника синхронизовать поступающие с АЦП данные с точным временем и определять координаты позиции данного устройства, а также через радиомодем передавать пакеты данных в базовый модуль. Преобразователь основных напряжений 8 создает необходимое количество и качество питающих напряжений для всех отдельных блоков от индивидуального аккумулятора 9, размещенного в этом же корпусе модульного радиомикрофона.

Базовый модуль (фиг. 2) содержит три радиомодема 11, 12 и 13, каждый из которых принимает радиосигналы с данными от соответствующих им по передающей частоте модульных радиомикрофонов; контроллер управления 14, выполняющий прием пакетов от радиомодемов; преобразователь основных напряжений питания 15, осуществляющий питание базового модуля от компьютера; конвертер СОМ-интерфейса в интерфейс USB 16, посредством которого выполняется передача данных от контроллера управления в компьютер 17, причем, базовый модуль связан с компьютером через преобразователь основных напряжений питания, при этом модульный радиомикрофон имеет аккумулятор, обеспечивающий радиомикрофон питанием через преобразователь основных напряжений.

Бескабельная переносная инфразвуковая система позволяет получать и передавать в реальном времени инфразвуковую информацию, состоит из трех модульных радиомикрофонов, каждый из которых содержит поляризованный микрофон свободного поля, используемый совместно с микрофонным усилителем и повторителем на операционном усилителе, аналого-цифровой 24-битный преобразователь последовательного приближения (SAR), результаты преобразования которого через блок гальванической развязки поступают в контроллер управления на 32-битном микропроцессоре с GPS-приемником, позволяющим привязывать поступающие с АЦП данные к точному времени, определять координаты позиции модульного радиомикрофона и с помощью радиомодема осуществлять передачу данных в виде пакетов на базовый модуль, состоящий из трех радиомодемов, принимающих радиосигналы от трех модульных радиомикрофонов, контроллера управления, получающего пакеты от радиомодемов и посредством конвертера интерфейса СОМ-интерфейса в интерфейс USB, передающего данные в компьютер, при этом базовый модуль связан с компьютером через преобразователь основных напряжений питания, при этом модульный радиомикрофон имеет аккумулятор, обеспечивающий радиомикрофон питанием через преобразователь основных напряжений.