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在分布式地下爆破震动测试中,数据可靠获取是进行震动信号分析的前提,也是进行震动定位、监测和预警的重要保障。由于地下爆破环境的复杂性、传输介质的不均匀性和爆破波形的多样性,使得震动信号的数据可靠获取成为一大难题。针对这一难题,本文设计了基于MEMS加速度的瞬态震动探测节点系统,该系统具有三分量、宽频带、高轴间串扰抑制比的优点,可广泛应用于工程爆破、石油勘探等工程领域,具有十分重要的应用价值。 在调研国内外爆破震动测试仪器和MEMS加速度计发展现状的基础上,根据模块化、低功耗、微型化的设计原则,进行了基于MEMS加速度计的无线震动探测系统的设计,该系统包括三轴加速度传感器模块、姿态测试模块、微控制器模块、存储模块和无线收发模块。通过分析球形TNT炸药在土中非耦合条件下爆炸时,震动加速度、震动频率的传播规律,确定了加速度传感器的选型指标,并以此完成了各功能单元的芯片选型。在硬件方面,主要阐述了各个功能单元的硬件设计方法及电路连接方式,并针对MEMS三轴加速度计的信号调理模块和姿态测试模块进行了详细介绍;软件方面,主要包括各功能单元初始化设计、数据采集软件设计、姿态角度解算、数据存储及无线传输软件设计。其中着重介绍了基于FAT16文件操作系统的数据存储过程。 在完成硬件电路设计和软件程序编写后,对样机的动态性能进行了标定,包括频率响应范围、灵敏度、线性度、轴间串扰和信噪比等;其次对姿态测试系统进行了误差分析同时完成了系统功耗分析;实验表明,所设计的样机在三个分量上均能准确采集三轴方向上的震动信号,指标达到了系统设计要求。