地震及电法分布式采集站中的数传技术研究

发布时间：2020-06-09 09:34

【摘要】：随着深部地球物理探测工作的陆续展开,仅依靠单一地球物理勘探方法已难以满足我国勘探工作的实际需求,多方法联合探测已成为当前的热点研究方向。地震与电法是目前使用较为广泛的地球物理勘探方法,研究地震及电法分布式混合采集站具有重要意义。其中,采集站中的数据传输技术为当前研究的重点与难点。本论文设计的地震及电法分布式采集站从硬件上分为主控核心板和模拟采集板,主控核心板以FPGA为控制芯片展开设计,模拟采集板上设计了两片模数转换器分别作为地震与电法的数据转换通道。分布式采集站通过4芯大线串行连接,4芯大线由两对双绞线组成,具有数据传输和供电的双重功能,即在实现全双工数据收发的同时也为每个采集站提供电源。FPGA控制芯片分配了两对LVDS差分引脚通过网络变压器与大线对接,网络变压器除了传递数据和提取电源之外,还具有电气隔离的作用。通过Quartus II开发环境,采用VHDL硬件描述语言实现分布式采集站中数据传输技术的设计,每个采集站中都设计了对应的数据编码与解码模块。采集站的数据发送采用曼彻斯特编码,同时实现数据的并串转换,编码模块主时钟为32.768MHz,所以大线上的数据传输速率为16.384Mbps。解码模块采用过采样技术,以8倍于数据传输速率的主时钟提取传输线上的同步时钟,并依据此同步时钟解码出串行数据,通过移位转换形成8位并行数据。数据帧在采集链上传输分为同步和异步两个方向,同步传输方向上需要发送同步采集命令并承担数据采集和数据帧传递的任务,异步传输方向只需要传递数据帧。通过数据帧在两个方向上到达采集站的时间差,并借助数据帧在每个采集站中停留的时间,各个采集站根据自己在采集链中的位置,在收到同步采集命令后做出相应的延时,可以实现采集链上各采集站的同步采集。经过室内测试与户外试验,本论文设计的地震及电法分布式采集站工作正常,数据传输稳定可靠。
【图文】：

结构框图,采集站,结构框图

第 2 章硬件电路设计第 2 章硬件电路设计分布式采集站整体结构框架布式采集站从硬件上分为主控核心板与模拟采集板两部分，图 2-1 为集站的结构框图。模拟采集板上集成了地震与电法两个通道，，电法通道极或磁棒收集信号，然后经过前置放大、低通放大、再经 ADC 模数转 FPGA 进行处理。地震通道首先由检波器采集数据，经过调理电路处理实现模拟信号数字化，然后数据进入 FPGA。主控核心板主要实现数及相邻采集站之间的供电与数据传输功能。

实物,模块,线缆,降低损耗

第 2 章硬件电路设计源部分集中布局在主控核心板上，电的数字电源以及模拟采集板上的模拟提取电源，为了降低损耗，整条采集链用 12V 的锂电池提供直流电源，经过线缆，各采集站再从线缆上取电。分，需要经过 DC-DC 模块降压后才能被
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P631

【参考文献】