煤岩声发射监测,又名微震监测,是一种公认的很有发展前途的连续预测煤矿动力灾害的方法。目前国内已经有多套国产和引进的系统投入使用。其中,煤岩声发射信号的采集是该监测系统实现的重要环节之一,它要求数据采集威廉希尔官方网站
具有大动态范围、多通道同步数据采集等特点。目前,国内已有多家单位进行了相关的研究工作:熊庆国等采用单片机+DSP的方案研制出便于携带的具有16位分辨率的单通道岩体声发射监测仪;周凤星等采用C8051F022核心控制器,设计出能够同步采集三路16位分辨率加速度传感器信号的声发射数据采集站:潘一山等研制的矿震监测定位系统采用了16位、8通道的数据采集器;王继强等以TMS320VC5402处理器,分别设计了8通道、16位分辨率的微震实时监测系统。
随着技术的快速发展,处理器和A/D转换器的性能都在不断改善,使得更多通道、更高分辨率的煤岩声发射信号采集成为可能。TMS320 VC5509A是TI公司推出的一款低功耗、高性能、16位定点DSP处理器,其主频最高可达200 MHz,具有丰富的外设,适用于大量数据的数据采集和处理。ADS1278是TI公司推出的一款工业级的24位分辨率、8通道同步A/D转换器,具有优良的AC和DC性能,采样率最高可以达144 ksps,并且可通过菊花链的方式级联多片,实现更多通道的数据采集。文中以DSP处理器TMS320VC5509A为核心,通过菊花链的方式扩展了2片ADS12 78,实现了24位分辨率、16通道同步数据采集。
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的工作原理
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的结构框图如图1所示,其工作原理为:系统上电后,TMS320VC5509A(以下简称VC5509A)首先完成对自身资源的配置,然后通过I2C总线配置PCA9535的I/O口状态,完成对ADS1278的基本配置。待以上准备工作完毕后,VC5509A发出一个同步转换脉冲,启动A/D转换;这时,前端传感器采集的煤岩声发射信号经过信号调理威廉希尔官方网站
放大、滤波等预处理后送入ADS1278进行数据转换。最后,各通道转换后的数据以时分复用的形式送入VC5509A的McBSP端口,完成数据的采集。
由数据采集威廉希尔官方网站
的原理框图可以看出,VC5509A与ADS1278的接口是该设计的核心。该接口威廉希尔官方网站
按功能划分为两部分:一个是控制接口,用于设置ADS1278的工作模式、数据传输模式和通道使能情况:另一个是数据接口,用于传输ADS1278采集的数据。此外,电源和基准威廉希尔官方网站
也是该数据采集威廉希尔官方网站
的重要组成部分,下文将详细介绍。
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