勘察仪器与原理 第一章 绪论wxOk.pptVIP

第一章 绪论 一、测量与数据采集的基本概念 二、数据采集系统基本组成及主要性能指标 门捷列夫 (1834-1907) 科学始于测量,没有测量，便没有精密的科学。 第一代：模拟仪器 以电磁感应定律为基础的模拟指针式仪表; 以电子管或晶体管为基础的分立元件仪表; 第二代:以集成电路为基础的数字式仪表; 第三代:以微处理器为基础的智能式仪表; 第四代:以计算机为基础的虚拟仪器，是测试领域里的一场新的革命。 2、信号处理与传输功能：对进入测量电路的电信号，通常要进行信号处理。如，对弱信号要放大，强信号要衰减，有的要加滤波等防干扰措施，有的要将模拟信号转换为数字信号，有的要用微处理器对信号进行处理等。在遥测遥控等系统中，现场测量结果经变送器处理后，需经较长距离的传输才能送到测试终端和控制台。如，分布式遥测地震仪就是将采集站采集的地震信号经有线或无线传输到仪器中央记录站进行处理和存储。不管采用有线的还是无线的方式，传输过程中造成的信号失真和外界干扰等问题都会存在，因此现代测量技术和测量仪器都必须认真对待测量信号的传输问题。 3、显示功能：测量结果必须以某种方式显示出来才有意义，因此，任何测量仪器都必须具备显示功能。如，模拟仪表通过指针在仪表刻度盘上的位置显示测量结果，数字式仪表通过数码管、液晶屏或阴极射线管显示测量结果。 模拟显示：直观 显示器： 数字显示：准确，但最后一位经常跳动不止。 图像显示：能显示复杂的图形和曲线，但价格昂贵。 （四）电子测量仪器的发展概况 电子测量仪器的发展，围绕着如何更好实现自动测试这个核心技术，大体经历了四个阶段：模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。 1、模拟仪器：完成模拟信号运算的仪器。这类仪器在一些实验室、企业仍能看到，如指针式万用表，晶体管毫伏表，接地电阻测试仪、兆欧表等。地震仪的发展也经历了模拟时代，第一代地震仪是模拟光点照相记录地震仪，简称光点仪，第二代是模拟磁带记录地震仪，简称磁带仪。 2、数字化仪器：完成数字（逻辑）运算的仪器，这类仪器相当普及，如数字电压表，数字示波器等。 3、智能仪器：通常把内含微处理器和通用标准接口总线（GPIB,General Purpose Interface Bus)的仪器称为智能仪器，以区别于传统的电子测量仪器，这类仪器既能进行自动测试，又具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动，习惯上称为智能仪器。但由于其功能块全部都是以硬件或固化的软件的形式存在的，因而无论开发还是应用，都缺乏灵活性。这类仪器也很多，如DDS信号发生器，智能频率计、频谱仪等。 4、虚拟仪器：是检测技术与计算机技术和通信技术有机结合的产物，是指在通用计算机上添加一层软件和一些硬件模块，使用户操作这台通用计算机就像操作一台真实的仪器一样。这种看似计算机却是仪器的“仪器”就是虚拟仪器。虚拟仪器技术强调软件的作用，提出了软件就是仪器的概念。 由于现代信息科学领域中的微电子技术、计算机技术、信号处理技术的高速发展，加速了电子测量技术与仪器的变革，同时网络技术迅猛发展，正渗透到各个领域，推动着社会朝网络化方向发展。 虚拟仪器的发展取决于三个重要因素：计算机是载体，软件是核心，高质量的A/D采集卡及调理放大器是关键。 前面我们说到了信息社会三大支柱，其中信息的获取是基础和前题，而数据采集技术是信息获取的主要手段，所以下面学习数据采集的基本概念。 二、数据采集的基本概念 （一）数据采集概述 随着计算机技术的发展与普及，数字设备正越来越多地取代模拟设备，在生产过程控制和科学研究等广泛的领域中，计算机测控技术正发挥着越来越重要的作用。然而，外部世界的大部分信息是以连续变化的物理量形式出现的，例如温度、压力、位移、速度等。要将这些信息送入计算机进行处理，就必须先将这些连续的物理量离散化，并进行量化编码，从而变成数字量，这个过程就是数据采集。它是计算机在监测、管理和控制一个系统的过程中，取得原始数据的主要手段。 数据采集就是将被测对象(外部世界、现场)的各种参量(可以是物理量，也可以是化学量、生物量等)通过各种传感元件做适当转换后，再经信号调制、采样、量化、编码、传输等步骤，最后送到控制器进行数据处理或存储记录的过程。 作为物探专业的基础课，我们主要以地震仪作为重点学习对象，来研究地震数据采集过程。因为地震仪是勘查仪器中结构最复杂，技术最先进的测量仪器，是地震数据野外采集设备。 （二）数据采集系统 数据采集系统简称DAS（Data Acquisition System），是用于数据采集的成套设备。是指将各种模拟量进行取样、量化转换成数字量后，以便由计算机进行存储、处理、显示或打印的装置。是计算机与外