發(fā)布時(shí)間：2020-11-18 00:52

　　 地震勘探數(shù)據(jù)的無線采集是地震勘探領(lǐng)域一個(gè)重要研究方向。本文開發(fā)了一套基于混合無線網(wǎng)絡(luò)的地震勘探無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)以STM32處理器為控制核心,協(xié)調(diào)各個(gè)模塊完成數(shù)據(jù)的采集和傳輸。搭建了一個(gè)以ADS1282模塊為核心的地震數(shù)據(jù)采集卡,其連接PS-10XS型動(dòng)圈式檢波器,完成地震數(shù)據(jù)的采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。ADS1282采樣精度可達(dá)32Bit,支持250SPS至4000SPS可調(diào)采樣率。為解決采集節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步的問題,采用了基于GPS集中授時(shí)的解決方案。由于GPS模塊每秒發(fā)出一次授時(shí)信號(hào),保證整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間準(zhǔn)確同步。采集節(jié)點(diǎn)接收到授時(shí)信號(hào)后將啟動(dòng)計(jì)數(shù)器,通過計(jì)數(shù)值更新節(jié)點(diǎn)的本地時(shí)間。在地震勘探采集系統(tǒng)的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中,分析現(xiàn)有各種無線通信方案以及地震勘探無線采集系統(tǒng)的功耗和網(wǎng)絡(luò)傳輸速率等因素的具體需要。采用功耗小、速率低的ZigBee網(wǎng)絡(luò)作為控制網(wǎng)絡(luò),采用功耗高、傳輸速率高的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)作為大數(shù)據(jù)量的傳輸網(wǎng)絡(luò),最終形成一個(gè)混合網(wǎng)絡(luò)的無線傳輸模式。設(shè)計(jì)了具有電池充放電管理功能的電源管理模塊以滿足于野外的工作需求。開發(fā)了配套的地震勘探無線采集系統(tǒng)上位機(jī)軟件,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)匯總。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P631.4
【部分圖文】：

川、河流等不適合布設(shè)線纜的情況，施工難度非常大。加上線纜本身的體積和重??量都比較大，布設(shè)和轉(zhuǎn)移回收都很不便，線纜的維護(hù)、保養(yǎng)、運(yùn)輸成本也比較大。??圖１．２是有線方式采集的檢波器和線纜，可以看到，檢波器相比線纜小巧靈活很??多。??丨丨丨一一－心一二ｉｔｉ｜｜平镩?Ｓｉｒ－??？?？?｜??ｋ?…２?？?卜、一．??ｆ?？１??德襲’?一、．Ａ、：秦＾：??圖１．２有線方式地震勘探數(shù)據(jù)采集的線纜??２??

??同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)又由多個(gè)采集傳輸節(jié)點(diǎn)、Ｓｉｎｋ／網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)以及ＰＣ上位機(jī)構(gòu)成。圖２．１??是無線采集系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)，圖２．２是單個(gè)采集和傳輸節(jié)點(diǎn)的總體架構(gòu)。??傳輸節(jié)點(diǎn)??〇?〇?〇?／??Ｚ?上位機(jī)??０?〇?０??圖２．１無線采集系統(tǒng)總體構(gòu)架??ＧＰＳ＆授時(shí)模塊?ｐ??????????＾?????地震檢波器一＾信號(hào)采集卡?＾?主控制模塊?￣Ｊ￣無線傳輸??Ｉ??電源管理模塊?Ｌ??圖２．２數(shù)據(jù)采集和傳輸節(jié)點(diǎn)構(gòu)架??網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)在硬件結(jié)構(gòu)上和普通節(jié)點(diǎn)的無線傳輸模塊相同，但不需要電池供電，??因此網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)沒有功耗問題。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)的不同主要表現(xiàn)在軟件設(shè)計(jì)上，??網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)要承擔(dān)將收到的數(shù)據(jù)打包發(fā)送給ＰＣ上位機(jī)同時(shí)接收上位機(jī)指令并分發(fā)??給普通節(jié)點(diǎn)的任務(wù)；而普通節(jié)點(diǎn)的無線傳輸模塊主要承擔(dān)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)??并接收網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的上位機(jī)指令的任務(wù)。??ＰＣ上位機(jī)主要承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)控制和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能。節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)成功后ＰＣ上位??機(jī)會(huì)獲取整個(gè)網(wǎng)絡(luò)各種信息，如節(jié)點(diǎn)位置，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等；然后根據(jù)相關(guān)信息??完成為節(jié)點(diǎn)分配股道、為Ｗｉ－Ｆｉ網(wǎng)卡分配ＩＰ地址等操作。ＰＣ上位機(jī)還負(fù)責(zé)發(fā)送??開始／停止采集等控制指令。在接收到地震勘探數(shù)據(jù)后，ＰＣ上位機(jī)還要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)??的存儲(chǔ)；為方便對(duì)數(shù)據(jù)的后續(xù)處理，直接采用了?ＳＥＧ－Ｙ標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)采集的數(shù)據(jù)。??ＳＥＧ－Ｙ?格式是由?ＳＥＧ?（Ｓｏｃｉｅｔｙ?ｏｆ?Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ?Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｉｓｔｓ）提出一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)??格式標(biāo)準(zhǔn)

動(dòng)圈式檢波器。??２．３．１動(dòng)圈式檢波器工作原理??圖２．３左右兩邊分別描述了動(dòng)圈式檢波器的芯體結(jié)構(gòu)和外殼結(jié)構(gòu)。當(dāng)檢波器??插入地表后，理想情形下，可以認(rèn)為檢波器外殼和地表運(yùn)動(dòng)保存一致；而檢波器??內(nèi)部的慣性體（永磁體）因?yàn)橛斜３朱o止的慣性，從而和慣性體周圍的線圈產(chǎn)生??相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，由電磁感應(yīng)定律可以知道線圈會(huì)在磁場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生電??動(dòng)勢(shì)，將震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出［１１］。??塑料蓋＼＾??ｎ?－?Ｓ－ｒ??圖２．３動(dòng)圈式檢波器的芯體結(jié)構(gòu)和外殼結(jié)構(gòu)??設(shè)檢波器在工作時(shí)，殼體位移為＆，慣性體的位移為＆，則相對(duì)位移為Ｘ?＝??Ｘｉ－化，設(shè)Ｓ為磁感應(yīng)強(qiáng)度，／為線圈的長(zhǎng)度，則??Ｖ?＝?＾?（２－１）??ｕ〇?＝?Ｂｌｖ?（２－２）??由公式２－２可知，檢波器輸出電壓與震動(dòng)的速度成正比。??７??
【參考文獻(xiàn)】

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1 劉江平;王瑩瑩;劉震;潘小康;宗育泉;;近地表反射和折射法的進(jìn)展及應(yīng)用[J];地球物理學(xué)報(bào);2015年09期

2 王云宏;江浩;王盼;吳海;;GPS授時(shí)地震儀走時(shí)誤差校正[J];煤田地質(zhì)與勘探;2015年03期

3 張國(guó)琴;吳玉蓉;;基于GPS校準(zhǔn)晶振的高精度時(shí)鐘的設(shè)計(jì)[J];儀表技術(shù);2010年04期

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2 田佳;地震勘探儀器中Sigma Delta AD轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)[D];山東大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2888137