地震及其次生灾害具有瞬间致灾、成灾面广、救援难度大、救灾时效性强等特点,在各类自然灾害中,地震是人类生命、财产安全的最大威胁[1]。我国是多地震国家,地震类型多、分布广,内陆地震、海域地震和地震海啸及我国周边地区的地震威胁长期存在。城市地震高风险与农村地区地震普遍不设防,使我国的地震灾害形势十分严峻。虽然我国地震台网近年来得到了长足发展,但地震台网的性能很大程度上受限于地震观测仪器的密度。地震动观测是地震烈度速报与地震预警的前提和基础。而高密度台站是地震动观测的重要发展方向之一。高密度地震动观测背景下,如何在不影响其计量性能的前提下,降低硬件成本是亟待解决的问题。

地震动观测仪器的成本决定了整个台网的性能与成本。随着电子技术与信息处理技术的发展,使得兼具高性能与低成本特性的地震动观测仪器成为可能。而传统的地震动观测仪器,通常采用DSP芯片作为协处理器,处理高速AD采样数据,并通过双口RAM与低速控制器(如ARM)实现数据交互[2]。在这类系统中,双端口RAM扮演着DSP与ARM等数据交互的重要角色。双口RAM具有两个独立的端口,各拥有一套相应的数据总线,地址总线和控制总线,允许两个控制器单独或异步的读写其中任意的存储单元。为解决双端口RAM的争用问题,其不能够实现数据的同步读取。通常情况下,DSP仅做RAM的写操作,而ARM处理器仅进行RAM的读操作。另外双口RAM还存在功耗大、成本高等不足之处[3]。为了解决功耗、成本敏感情况下,嵌入式系统高速信号数据采集的问题,本文设计了面向高密度地震动观测的ARM信号采集系统,其中以CPLD为协处理器实现A/D数据采集[4-5]与预处理,以FIFO为数据桥接器,连接CPLD与ARM处理器,使嵌入式系统实现了高速、高精度、多通道同步采样的数据采集。

1 系统硬件设计

1.1 总体设计

图1所示,面向高密度地震动观测的ARM信号采集系统由A/D数据采集[6]、CPLD协处理器、FIFO寄存器和ARM处理器等部分构成。

图1 系统硬件框图

A/D数据采集是进行数据采集的前端电路的核心部件,与前端的前置放大器相配合,实现模拟信号向数字信号的转换。CPLD是高速数据采集的前端协处理器[7],其负责A/D芯片的接口控制、时序控制以及工作模式,实现数字信号的快速获取,以及进行必要的预处理。除此之外,CPLD还负责FIFO存储器的接口控制和时序控制,实现数据的数据串并转换,将数据写入FIFO,并将控制数据从FIFO传输到ARM系统中。FIFO电路是数据采集中桥连CPLD与ARM芯片的部件,可实现24 bit数据扩展为32 bit数据,与ARM芯片32 bit数据线相连接。

在接口的总体设计中,在CPLD控制下,ADC转换器采集数据[8],并将接收的模拟信号转换为数字信号,通过SPI通信接口传输给可编程芯片CPLD,CPLD对数据进行预处理,通过FIFO电路传输到ARM处理器中。

1.2 AD与CPLD的接口设计

在ADC芯片前端加入差分运算放大电路,主要是对差模输入信号的放大和对共模输入信号的抑制。在电路对称的条件下,差分放大具有很强的抑制零点漂移及抑制噪声与干扰的能力,对输入模拟信号滤波和放大,提高输入信号精度[9]。ADC的数字输入/输出,同步信号输入,同步采集信号,同步帧协议均由CPLD的I/O进行控制。

将数据采集单元的各通道输入端输入正弦信号(频率10 Hz,振幅为满量程输入值),采集单元以200 Hz(或更高)的采样率采集数据,采集1 000个数据进行动态范围的计算。1,2,3通道采集数据如图6动态范围采集数据所示。

DHS-250恒温恒湿热试验箱(控温精度为0.1℃)；BC-2型薄层干燥试验台(控温精度为0.1℃)；AL204电子天平(METTLER TOLEDO牌，测量精度为0.1mg)；JA5002电子精密天平(测量精度为10mg)；薄层干燥试验台自带的风速测量仪(测量精度为0.01m/s)。

图2 A/D与CPLD芯片的接口电路图

1.3 FIFO与CPLD的接口设计

[4] 刘瑞兰,林若愚. 基于FPGA的线阵CCD光强自动采集系统设计[J]. 传感技术学报,2017,30(1):152-156.

图3所示为FIFO与CPLD芯片的接口电路图。CPLD的I/O接口与3个FIFO的D0-D7的数据位相连,即CPLD将从ADC获得的8通道并行数据以串行方式输入到FIFO,即将24 bit数据写入到FIFO中,从FIFO电路后读出的第24 bit数据接入总线接收器,将符号位数据扩展为8 bit来完成24 bit数据扩展为32 bit数据,输出到ARM系统。FIFO的复位信号RS,读写使能信号WR/RD均由CPLD进行程序控制。FIFO的空信号EF,半满信号HF,满信号FF接入CPLD芯片的I/O接口,待FIFO产生这些信号变化时,可以及时的反馈回CPLD,进行中断或者其他程序控制。在本文中,CPLD监控半满标志位HF的变化来向ARM系统发送中断申请,此中断申请是ARM从FIFO中读取数据。

图3 FIFO与CPLD芯片的接口电路图

图4 程序设计流程图

2 系统软件设计

不同类型的规划服务于不同社会问题和规划问题，表现在规划目标、任务内容和功能均不同，即规划目标指标、影响因素不同。对其进行了梳理，汇总于表1，为在开展不同规划水资源论证时，有效建立规划与水资源论证内容的关系提供参考。

听后，加强课后辅助练习与课本练习的关联性，课后辅助练习应避免随意性和偶然性，教师应该加强听力材料整合，选材注重计划性，一周或一个月一个主题，不应该泛泛而听。教师一堂课准备话题相似的两份听力素材，课上听完一份，课后布置学生用相同的方法拿另一份素材进行训练，逐步提高学生自主学习的能力。

面向高密度地震动观测的ARM信号采集系统程序设计如图4所示。系统上电之后,CPLD对模数转换器ADC和FIFO进行复位和初始化,之后CPLD为ADC提供一个数据采集时钟,ADC 8通道数据同时采集,CPLD获取从ADC采集的8通道24 bit串行数据,将串行数据转换为并行24 bit数据,在数据源信号有效,CPLD使FIFO写使能信号WR有效,数据在写时钟的驱动下写入FIFO,在时钟的作用下,将24 bit并行数据写入到FIFO中,同时CPLD监控FIFO的半满标志位是否变化,如果半满标志位变化,则将此信号变化作为触发信号发送给ARM处理器。ARM处理器接到该触发信号后,启动FIFO读时钟,使FIFO的读使能信号RD有效,将FIFO中的全部A/D转换数据读入ARM的内存。同时数据源传来的数据继续存储到FIFO的剩余空间里,当FIFO半满标志位HF变化时再由ARM控制读出并写入到ARM的寄存器,这样FIFO数据仅能源源不断的数据流传递给ARM。ARM能够快速的获得数据,并对其进行处理。若FIFO HF位不发生变化,继续执行8通道数据同步采集工作。

考虑采空区充填施工需要排压孔，2个采井先用作排压孔，待采空区充填稳定后，采用级配较好的中粗砂对2个采井回填治理，用振动棒将回填深度内的砂料振捣密实。考虑2个采井较深，先期充填的不规范，治理后还有继续塌陷的可能，井口暂不封堵，采用钢筋混凝土盖板保护，根据塌陷情况，随时回填处理。待塌陷完全稳定后，再用毛石混凝土封堵井口(图4)。

关于非营利组织法人财产权，目前学术界的观点主要分为三类：一是国家或社会共有；二是所有权人虚置；三是非营利组织拥有法人财产权。基于非营利组织资产所具有的来源广泛、形态多样、用途受限、受益人和所有人不确定等一系列特征，多数学者们提出应在明确财产“终极”所有权的条件下（互益性组织财产归属特定群体、公益性组织财产归属社会），给予非营利组织法人财产权。

老年慢性阻塞性肺疾病的患者由于受疾病的影响，更需要得到旁人的理解、照顾、关爱、帮助和肯定等，本研究显示经过对患者的心理护理干预可以帮助患者消除抑郁焦虑等的负面情绪，提高生活质量并且能够提高患者的满意度。

ADS1278与EPM1270T144C5芯片之间采用SPI接口实现数据交换。图2所示为A/D与CPLD芯片的接口电路图。控制ADC工作模式的ADC引脚MODE1 MODE0与CPLD的I/O连接,由协处理器CPLD来进行ADC工作模式的设定。本文中CPLD设置MODE[1:0]=01,以成高精度工作模式进行数据采集。ADS1278以补码的形式输出24 bit数据。正的满刻度输入时,输出的数据编码为7FFFFFH;负的满刻度输入时,输出的数据编码为800000H。决定数据输出格式的FORMATE2 FORMATE1 FORMATE0的引脚连接到CPLD的I/O接口,由CPLD协处理器控制数据输出格式,设定FORMAT[2:0]=001,即将数据以并行的方式输出,可以将8通道的数据同时输出。ADC的数据输出引脚DOUT[8:1]与CPLD的I/O引脚连接,其功能是将ADC转换的数字信号通过CPLD传入FIFO中,传输的数据以并行方式输出,每个通道的数据对应相应的输出通道输出,可以完成8通道的数据同时输出[10],加快数据传输速度。

3 测试数据

为了评价数据采集系统的实际性能,对其噪声和动态范围进行测试。

3.1 数据采集单元的噪声测试方法

本文以FIFO与CPLD模块为核心,基于ARM的高速数据采集系统,通过该CPLD和ARM编程,设计面向高密度地震动观测的ARM信号采集系统,实现了高精度,多通道,同步数据的采集。通过测试数据可知采集系统的噪声均方根值小于25 μV,动态范围大于107 dB,与A/D芯片指标相符,满足高精度、高性能数据采集的需求。与此同时,降低了监测仪器的成本,为地震动观测仪器的大面积布设创造了条件。

(1)

式中:nR为数据采集单元的均方根值,单位为伏(V)。

普京倡议并落实的一系列政改法令虽颇有成效但也无可避免的在政党的多元发展和群体意见表达方面产生了负面效应。在执政实践中，俄罗斯政党政治存在的、在运行中显露出的许多问题也引发着国内民众、执政当局的反对党派及西方的诸多批评与质疑。而在种种严峻的政治环境现状与社会现实情况之中，俄中产阶层的成长壮大及随之引发的自由与民主诉求大幅攀升，也预示着俄罗斯原有的精英政治模式将日益受到更为艰巨的挑战。

通过实验,采集1 000个数据,1,2,3通道测试的数据如图5噪声采集数据所示。

图5 噪声采集数据

根据式(1)计算结果如表1所示。

本文CPLD程序设计是采用的VHDL语言进行编写。具体设计流程图如图4所示。

表1 噪声计算结果

通道噪声nR/μV120．52220．16324．25

3.2 数据采集单元的动态范围的测试方法

文中A/D芯片采用TI公司推出的ADS1278芯片,该芯片是24 bit工业级模数转换器,具有8通道同步采样功能,其有高速采集模式、高精度采集模式、休眠模式、以及低速采集模式。在本文中采用高精度工作模式。CPLD采用EPM1270T144C5芯片,本芯片具有可编程逻辑块,可编程I/O口可编程内部连线,所以其具有简单的布线结构和较强的逻辑能力。执行速度较快,并且能够预测时间延时。编程次数能够达到1万次,系统断电之后,编程信息不会丢失。

“trapped”与“dragged down into”都作“thewhiteman”的过去分词状语，白人被历史所困，白人被拖入非洲野蛮的泥沼。原译却将省去了“困”，将“拖”的对象处理成非洲。建议改为：

图6 动态范围采集数据

按照式(2)计算采样数据的有效值Ae:

Ae=0.707Am

(2)

式中:Ae为采样记录有效值,单位为伏(V);Am为采样记录振幅值,单位为伏(V)。

然后按照式(3)计算数据采集单元的动态范围DR:

DR=20lg(Ae/nR)

(3)

式中:Dr为采集单元的动态范围,单位为分贝(dB);nR为数据采集单元的均方根值,单位为伏(V)。

1,2,3通道的动态范围计算结果如表2所示。

表2 动态范围计算结果

通道动态范围/dB1109．062109．723107．65

4 结论

将各通道输入端短接接地,采集N个采样数据Xi(i=1,2,…,N,N≥1 000),计算Xi的平均值X0,按式(1)计算数据采集单元的噪声:

参考文献:

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[2] 周志久,吴灿,张英,等. 基于DSP的数据采集系统设计与实现[J]. 航天控制,2011,29(2):65-67.

三北防护林工程建设范围，涉及我国北方十三个省（自治区、直辖市）的五百五十一个县区（旗），西起新疆乌兹别克山口，东到黑龙江省宾县，总面积四百零七万平方公里，占我国国土总面积的四成以上。工程规划从1978年开始到2050年结束，历时七十三年。规划总造林三千五百零八万公顷。力争到2050年，工程区森林覆盖率提高到百分之十五左右。

[3] 秦鸿刚,刘京科,吴迪. 基于FPGA的双口RAM实现及应用[J]. 电子设计工程,2010,1(2):72-74.

本文FIFO电路中FIFO型号选择IDT7205L25JI元件,是一种高速、低功耗的先进先出缓冲器,有完善的逻辑控制,应用方便可靠。对于双端口RAM,此FIFO元件功耗低,成本低,符合设计要求。

本维护模型综合考虑设备在预防维修中的役龄回退和老化耗损因素，采用服从双参数Weibull分布的混合故障率函数更加贴切合理地描述设备在各维修周期内的实际劣化状况。根据1.2节的假设，单设备在基于可靠度约束的不完全预防性维修策略下的故障率λTD(t)变化情况如图2所示，其中：Af为事后小修;Bp为预防维修;Br为预防更换;tf为事后小修时间;τi为弹性预防维修周期;TD为设备使用时间。

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王 旭(1990-),女,汉族,籍贯河北,中国地震局地壳应力研究所,在读硕士研究生,主要研究方向为精密测试与智能仪器,18813009551@163.com;

付继华(1979-),男,汉族,籍贯山东,中国地震局地壳应力研究所,博士,副研究员,主要研究方向为仪器科学与智慧系统,fujh@email.eq-icd.cn。