石油勘測MEMS傳感器數(shù)據(jù)采集器設計.pdf

1、將基于MEMS傳感器的集成化、微型化和數(shù)字化的采集系統(tǒng)應用在石油、煤礦勘探當中，以提高探測的深度和精度，一直是國內外相關領域研究的熱點問題之一。在國家863微機電系統(tǒng)重大專項課題“石油勘探MEMS加速度傳感器制造與實用化研究”(課題編號：2004AA404210)的研究背景下，本文根據(jù)石油勘探MEMS傳感器的特點，研制出了一套高速采集、快速處理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，解決了石油勘探中傳感器輸出信號信噪比低、諧波失真大、靈敏度低、頻譜特性差，不具

2、備數(shù)字采集等問題。 通過對MEMS加速度傳感器的特點研究，研制了針對差動電容傳感器的信號提取電路。文章給出了電路的具體設計，并分析求解，得到了輸出電壓與電容變化的線性關系。系統(tǒng)以DSP處理器用作數(shù)據(jù)采集和信號處理，ARM處理器作為主控單元，構建了雙CPU數(shù)字處理系統(tǒng)。采用RS485與CAN總線構建了高實時性和準確性通信網(wǎng)絡，完成數(shù)據(jù)采集。通過采用高隔離度的DC-DC電源和低噪低漂移運放，使用光電隔離和濾波器等設計，采集裝置具有了

3、很強的抗干擾特性。 為提高系統(tǒng)在低信噪比環(huán)境下的信號檢測性能，在對比幾種信號檢測方法后，文章采用基于提升小波降噪的數(shù)字信號處理方法。在分析了基小波的選取和閾值降噪的原理后，本文提出了一種采用均值與閾值相結合的改進方案，實驗結果證明了方法的可行性。 軟件設計中，本文完成了A/D、D/A、串行通信和雙機通信等底層驅動功能，并在DSP中實現(xiàn)了基于小波降噪的信號處理程序。采用VC開發(fā)上位機調試軟件，實現(xiàn)了參數(shù)設定、數(shù)據(jù)保存、波形