本发明专利技术属于地球物理勘探领域。为提供一种能高速可靠传输大容量地震数据的采集传输节点，本发明专利技术采取的技术方案是，用于地球物理探测的地震信号采集传输装置，结构为：在所述装置即节点的双绞线上传输的数据格式是同步信息被周期性的插入到命令信息中，此外还包括：采集时钟提取模块、命令解码模块、模数转换器、增益及自检控制器位同步时钟提取器、转发器、采集时钟提取模块、命令解码模块、节点主控制器、增益及自检控制器、数据接收与转发器、数据组帧器在一片FPGA芯片上实现。锁相环电路中鉴频鉴相器PFD、比例积分滤波器、晶体压控振荡器VCTCXO依次串接。本发明专利技术主要应用于地球勘探。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地球物理勘探领域，特别是一种用于地球物理探测的地震信号采集传输装置。
技术介绍
我国在海洋油气田勘探中应用的地震数据采集与记录系统全部是从国外进口的设备，如美国I/O公司的MSX系统，法国SERCEL公司的SYNTRAK960系统等仪器设备，该类仪器都是基于传统的工业计算机VME总线结构，体积较大，技术相对落后，采集数据量小， 传输速度慢。现有的一些地震采集系统的采集节点支持的采集通道数少，如目前法国SERCEL 公司开发的408UL系统中一个采集节点只能采集一个通道的数据，这样导致在同样通道数的系统下，需要更多的采集节点，从而使系统的可靠性降低，且系统的成本很高。中国科技大学设计的采集板中将下行命令线、电源线和同步采集时钟线分开传输，这样就会使系统内传输线多，系统体积大；此外，他们采用光纤作为传输介质以实现采集节点之间数据的传输，虽然能带来传输容量增大的优点，但同时也带来两个方面的缺点一方面光纤容易折断，使得系统的故障率高，系统可靠性降低；另一方面光电收发模块体积大，散热量大，成本高，不利于探测缆的小型化(见文献王超，宋克柱，唐进.高性能水下地震数据采集系统设计与实现.吉林大学学报(工学版).2007，37(1) :168-172) 0中国专利公开号CN1289921C，公开日2006年12月13日，专利技术创造的名称为分布式海洋地震勘探拖缆，该申请案公开了一种拖曳式海洋地震勘探拖缆。其不足这处是采集和传输节点分开，带来系统的体积增大；且每个采集节点也只能采集4个通道的地震信号， 采集通道的集成度也不高，系统体积庞大。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，(1)采用链路复用技术，提供一种将命令、电源和同步采集时钟三种信号仅通过一对传输双绞线实现同时传输的采集传输节点，实现传输线的高效利用；(2)提供一种能高精度同步采集16个通道地震数据的采集传输节点；(3)提供一种能高速可靠传输大容量地震数据的采集传输节点；(4)提供一种体积小，集成度高，能同时完成16个通道地震数据的采集及传输的地震数据采集传输节点(以下简称节点)。为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是，用于地球物理探测的地震信号采集传输装置，结构为在所述装置即节点的双绞线上传输的数据格式是同步信息被周期性的插入到命令信息中，传输的码型均为三阶高密度双极性码 HDB3码，同步信息和命令信息经接收变压器2耦合后，首先经信号均衡器对信号进行放大增强处理，然后一方面经过单双变换及整形模块进行双极性码HDB3码到单极性码NRZ码的变换，以使双极性码变为NRZ码，供FGPA内部模块处理；另一方面被传送到位同步时钟提取3器进行位同步定时时钟的提取；所述转发器7在位同步时钟的控制下，将命令信息和同步信息发送到幅度补偿及单双变换模块；单双变换模块将接收到的信号进行单极性码NRZ码到双极性码(HDB3码)的转换后，经发送变压器9耦合到双绞线上，向下一级节点传输；采集时钟提取模块在所述提取出的位同步时钟的定时下对接收到的同步信息进行解码，并将解码出的采集时钟传输到锁相环电路；命令解码模块在所述提取出的位同步时钟的定时下对接收到的命令信息进行解码，并将相应命令信息传送到节点主控制器；主电源经双绞线后到达接收变压器，再经接收变压器输入端的中心抽头取出，经电源模块转换成所需直流电压，另一方面，主电源经传输线连接到发送变压器输出端的中心抽头上，并经双绞线传输到下一个节点，为下一个节点提供主电源；模数转换器，两个模数转换芯片，每个是有8个输入通道且高度集成的M位 Δ-Σ ADC模数转换芯片，用两个所述的模数转换芯片实现16个通道地震信号的转换、滤波与抽取过程，16个传感器等分为两组，每组中的每个传感器检测到的信号分别通过前置放大器、多路转换开关、增益调节电路、信号调理电路后被传送到模数转换芯片的一个通道中，模数转换芯片输出的数据经数据组帧器后被传送到数据接收与转发器；增益及自检控制器，一方面分别连接节点主控制器、信号调理电路，在控制命令的控制下实现放大增益的调节；另一方面分别连接节点主控制器、用于自检的DAC电路、多路转换开关，在控制命令的控制下实现自检功能；从传感器输出到模数转换器输入之间全部采用差分的形式对信号进行放大和传输；PECL均衡芯片、串并转换用于将来自下一相邻节点的高速低压差分信号转换成并行信号后传至数据接收与转发器；并串转换用于将从数据接收与转发器输出的并行数据转换成高速的低压差分信号并传至PECL驱动芯片，然后传输到上一个相邻节点；位同步时钟提取器、转发器、采集时钟提取模块、命令解码模块、节点主控制器、增益及自检控制器、数据接收与转发器、数据组帧器在一片FPGA芯片上实现。锁相环电路中鉴频鉴相器PFD、比例积分滤波器、晶体压控振荡器VCTCXO依次串接，采用鉴频鉴相器PFD提高相位的捕获能力；采用具有高直流增益的比例积分滤波器，使锁相环具有在任何条件下均能从失锁状态恢复到锁定状态的能力，提高锁相环工作的可靠性；采用具有温度补偿的晶体压控振荡器VCTCXO保证锁相环路的高稳定性和低相位噪声， 提高锁相环路的同步精度。本专利技术具有如下特点(1)通过独特的变压器传输结构及链路复用技术，将命令信息、采集时钟信息和节点供电主电源三种信号仅通过一对双绞线同时传输，减小了系统中传输线的数量，从而减小了系统的总重量和体积，提高了硬件利用率，利于系统的进一步集成与小型化；(2)通过高精度和高稳定度的锁相环模块与两片集成度高的ADC芯片的结合，实现了一个节点能高精度同步采集16个通道的地震信号；(3)将低压差分技术与PECL驱动均衡技术相结合，实现了地震数据的大容量高速可靠传输，克服了现有进口仪器中数据传输速率低的缺点，并克服了国内技术中光纤介质容易折断，故障率高，体积大，散热量大，成本高的缺点；(4)将16个通道地震信号的转换、滤波与抽取通过两片具有高集成度的M位 Δ-Σ ADC芯片实现，克服了现有技术中地震信号的转换、滤波与抽取采用分立元件实现时易引入电磁干扰、采集电路部分元器件多、体积大的缺点。附图说明图1示出本专利技术采集传输节点的主要功能框图。图2示出本专利技术中采集传输节点的双绞线上传输的数据格式图。图3示出本专利技术中表明锁相环同步精度的波形图。图1中1为一对差分双绞线；2为接收变压器；3为双单变换及整形模块；4为电源模块；5为信号均衡器；6为位同步时钟提取器；7为转发器；8为单双变换模块；9为发送变压器；10为幅度补偿器；11为命令解码模块；12为采集时钟提取模块；13为节点主控制器；14为一对差分双绞线；15为PECL驱动芯片；16为并串转换模块；17为数据接收与转发器；18为串并转换模块；19为PECL均衡芯片；20为一对差分双绞线；21为增益及自检控制器；22为DAC电路；23为数据组帧器；对为鉴相器；25为环路滤波器J6为压控振荡器；27 为ADC 2 ;观这々00 1 ；四为锁相环；30为信号调理电路；31为多路转换开关；32为传感器； 33为电源传输线；34为一对差分双绞线；35为控制多路转换开关31进行切换的控制线。图2中36为数据格式；37为同步信息；38为命令信息。具体实施例方式本专利技术主要解决的技术问题是(1)克服现有技术中命令线、电源线和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：段发阶，蒋佳佳，陈劲，何智刚，常宗杰，张超，华香凝，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。