基于傅里叶变换的MEMS地震检波器设计

 　　软件设计

　　软件部分主要由主程序、ADC中断子程序和FFT程序组成，主程序完成系统初始化以及各软件模块的初始化，ADC中断子程序完成通道的选择和采样率的设置，FFT程序完成采集数据经A/D转换后的相应频率点的幅值运算，系统流程图如4所示。

图4 系统流程图

　　实验与结果分析

　　由于野外探测爆炸条件难以实现限制，本设计采用实验室敲击试验台模拟震动现场，以产生的波形模拟地震波，用MEMS加速传感计和常规传感器的检波器作比较进行实验，首先将传感器采集的信号通过示波器输出，如图5所示。

　　由图5可知，动圈式检波器信号（CH1）的振幅只有500mV；而在相同的情况下MEMS检波器信号（CH2）的振幅1.3V，且频带较宽，这种能保留低频信号的能力对于地震反演非常重要。结果表明，MEMS检波器较传统检波器的频带范围宽，波形幅度较大。

图5 MEMS检波器和常规检波器的振幅

　　MEMS检波器和常规10Hz检波器分别检测敲击桌面产生的震动信号，将输出信号分别输入MSP430的P0口、P1口，由ADC进行1024次采样，经FFT变换后的频率响应结果如图6所示。

　　由图6可知，经过FFT变换后，MEMS数字检波器的谐波畸变小于0.0028，大大提高了勘测的准确性。

图6 MEMS数字检波器和常规检波器的频率响应

　　结论

　　本检波器相比传统检波器而言，具有故障率低、总重量和总体积小、排列布放方便、不漏电、排查故障和建立排列容易等优点。可用于多波三维勘探、精细目标勘探，以及解决疑难地质问题，可以大大提高勘探质量和效果。