地球物理勘探设备中数据采集部分若干关键技术研究
发布时间：2023-04-11 01:42
石油是现代社会发展的重要资源,石油安全关系到国家安全。当前我国对石油的需求在快速增长,但大部分石油供给却都依靠国外进口,因此需要在国内加大对油气资源的勘探力度。地震勘探是目前使用最广泛的油气勘探技术,相比其他勘探技术,地震勘探具有具有精度高、分辨率高、勘探深度大等优点。但随着勘探目标小型化和加深,地球物理勘探设备需要具有更高的分辨率。提升分辨率的一个重要途径是在同样勘探区域增大采样的通道数,即提高采样通道的密度,称为高密度采样。这要求勘探设备数据采集系统具有较大的带道能力,同时为了方便施工,使其不断向着大通道、低功耗、轻型化的方向发展。本文在分析国外先进的大通道数勘探设备数据采集系统的拓扑和功能基础上,重点研究了用于大规模数据采集系统的以下三种关键技术。一是根据分布式和分层管理的思想,设计了一种可扩展的大规模地球物理勘探设备数据采集系统。该系统将采集站分区域管理,每个区域内的采集站由一个电源站管理,并赋予管理站体相应的管理、授时、供电和存储能力。电源站也按区域进行划分,由交叉站进行管理和数据收集。中央控制单元只直接管理交叉站,可以从海量站体的管理任务中解放出来。在扩展通道数时,数据采集...
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 地震勘探技术
1.3 地震勘探仪器的发展趋势
1.3.1 有线系统和无线系统
1.3.1.1 有线地震采集系统
1.3.1.2 无线地震采集系统
1.3.2 高密度空间采样技术
1.4 大道数带来的施工问题
1.5 主要研究内容
1.6 论文的结构安排
第二章 大规模地球物理勘探中数据采集系统技术分析
2.1 大规模地球物理勘探数据采集系统拓扑
2.1.1 数据采集系统的可扩展性
2.1.1.1 分布式管理
2.1.1.2 分布式存储
2.1.1.3 分布式授时
2.1.2 数据采集系统的可靠性
2.1.2.1 系统故障检测
2.1.2.2 数据自动路由
2.2 现有传输方式比较
2.2.1 点对点数据传输与多点数据传输
2.2.2 RS485
2.2.3 LVDS
2.3 现有时钟同步方式比较
2.3.1 本地高精度时钟
2.3.2 GPS同步方式
2.3.3 PTP同步方式
2.4 采集链供电分析与仿真
2.4.1 采集链供电分析
2.4.2 采集链供电仿真
第三章 原型系统设计
3.1 低功耗采集站设计
3.1.1 采集链传输方式
3.1.1.1 自适应低功耗收发器
3.1.1.2 收发器驱动电流调节
3.1.1.3 8B/10B编码
3.1.2 采集站数据传输模块
3.1.2.1 时钟数据恢复
3.1.2.2 本地数据收发
3.1.2.3 过路数据转发
3.1.3 采集站时钟同步
3.1.3.1 时钟频率同步
3.1.3.2 时刻同步
3.1.4 数模变换模块接口
3.2 采集系统纵缆设计
3.3 电源站
3.3.1 纵缆低速数据传输通道
3.3.2 纵缆高速数据传输通道
3.3.3 电源站时钟同步
3.3.4 分布式存储
3.4 交叉站
3.4.1 纵缆通信接口设计
3.4.2 横缆通信接口设计
3.5 基于FPGA的高速可靠数据传输
3.6 系统软件设计
3.6.1 通信基本规则
3.6.2 广播命令的处理
3.6.3 地址分配
3.6.4 在线升级
3.7 系统设计小结
第四章 测试与讨论
4.1 低功耗收发器测试
4.1.1 驱动电流对眼宽的影响
4.1.2 传输距离对眼宽的影响
4.1.3 收发器测试结果分析
4.2 采集站时钟同步测试
4.2.1 时钟稳定度测试
4.2.2 时刻同步测试
4.2.2.1 采集站与电源站时刻同步测试
4.2.2.2 电源站之间时刻同步测试
4.3 采集站功耗测试
4.3.1 CPU频率对功耗的影响
4.3.2 电压变换器效率对功耗的影响
4.4 测试结果和未来测试安排
第五章 总结与展望
5.1 主要研究工作和创新性结果
5.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
本文编号：3789097
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 地震勘探技术
1.3 地震勘探仪器的发展趋势
1.3.1 有线系统和无线系统
1.3.1.1 有线地震采集系统
1.3.1.2 无线地震采集系统
1.3.2 高密度空间采样技术
1.4 大道数带来的施工问题
1.5 主要研究内容
1.6 论文的结构安排
第二章 大规模地球物理勘探中数据采集系统技术分析
2.1 大规模地球物理勘探数据采集系统拓扑
2.1.1 数据采集系统的可扩展性
2.1.1.1 分布式管理
2.1.1.2 分布式存储
2.1.1.3 分布式授时
2.1.2 数据采集系统的可靠性
2.1.2.1 系统故障检测
2.1.2.2 数据自动路由
2.2 现有传输方式比较
2.2.1 点对点数据传输与多点数据传输
2.2.2 RS485
2.2.3 LVDS
2.3 现有时钟同步方式比较
2.3.1 本地高精度时钟
2.3.2 GPS同步方式
2.3.3 PTP同步方式
2.4 采集链供电分析与仿真
2.4.1 采集链供电分析
2.4.2 采集链供电仿真
第三章 原型系统设计
3.1 低功耗采集站设计
3.1.1 采集链传输方式
3.1.1.1 自适应低功耗收发器
3.1.1.2 收发器驱动电流调节
3.1.1.3 8B/10B编码
3.1.2 采集站数据传输模块
3.1.2.1 时钟数据恢复
3.1.2.2 本地数据收发
3.1.2.3 过路数据转发
3.1.3 采集站时钟同步
3.1.3.1 时钟频率同步
3.1.3.2 时刻同步
3.1.4 数模变换模块接口
3.2 采集系统纵缆设计
3.3 电源站
3.3.1 纵缆低速数据传输通道
3.3.2 纵缆高速数据传输通道
3.3.3 电源站时钟同步
3.3.4 分布式存储
3.4 交叉站
3.4.1 纵缆通信接口设计
3.4.2 横缆通信接口设计
3.5 基于FPGA的高速可靠数据传输
3.6 系统软件设计
3.6.1 通信基本规则
3.6.2 广播命令的处理
3.6.3 地址分配
3.6.4 在线升级
3.7 系统设计小结
第四章 测试与讨论
4.1 低功耗收发器测试
4.1.1 驱动电流对眼宽的影响
4.1.2 传输距离对眼宽的影响
4.1.3 收发器测试结果分析
4.2 采集站时钟同步测试
4.2.1 时钟稳定度测试
4.2.2 时刻同步测试
4.2.2.1 采集站与电源站时刻同步测试
4.2.2.2 电源站之间时刻同步测试
4.3 采集站功耗测试
4.3.1 CPU频率对功耗的影响
4.3.2 电压变换器效率对功耗的影响
4.4 测试结果和未来测试安排
第五章 总结与展望
5.1 主要研究工作和创新性结果
5.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
本文编号：3789097
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