基于FPGA的数字检波器系统设计与实现

发布时间：2017-12-04 14:04

  本文关键词：基于FPGA的数字检波器系统设计与实现

  更多相关文章： 数字检波器 采集系统 FPGA SOPC 24-bitΣ-ΔADC

【摘要】：地震勘探是石油开采中最有效的手段之一,对石油储量的探测具有重要的作用。针对我国现有的勘探技术和数字检波器发展较落后的情况,本文提出了一种基于传统动圈式模拟检波器的数字化设计方案,将动圈式检波器、数据采集传输系统电路及电源集成在一起,使地震动传感器探测的模拟地震波信号在检波器终端内部就转换为数字信号,根除了模拟信号的远距离传输,增强了系统的抗干扰能力,提高了采集数据的信噪比。本文在分析地震检波器系统工作原理及高分辨率地震勘探对检波器技术要求的基础上,详细地给出了基于FPGA的数字检波器系统的总体设计方案,完成了硬件的设计、制作与调试以及系统软件的编写,最终在实验室搭建采集测试系统,利用振动台产生的振动信号模拟地震波,完成了10个采集节点数据的采集、传输与存储。设计使用Altera公司的Cyclone IV系列低功耗、高集成度FPGA芯片作为主控器,并采用SOPC嵌入式技术完成对整个数字检波器系统的控制,降低了硬件电路设计规模及软件设计的复杂度。该系统在信号采集部分使用高精度的24位Σ-ΔADC来实现,很好地提高了采集数据的分辨率及动态范围;数据传输部分采用基于PoE(Power over Ethernet)原理的通信技术,实现了电源线和信号线的复用,降低了线缆的重量,并通过硬件逻辑方式实现自定义传输控制协议,提高了数据传输的效率和灵活性;电源转换部分采用高效率的隔离式反激开关电源实现,降低了整机系统的功耗;同时该系统还具有电源监测和电能传输控制功能、检波器自检测功能以及环境测量功能。研究结果表明,该数字检波器具有低功耗、低成本、动态范围大、体积小等优点。系统在2Mbps数据传输波特率下能够很好地完成10Hz~200Hz低频地震波数据的采集和传输控制,为进一步应用到实际地质勘探工程中打下了实验基础。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH763

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本文编号：1251229