【摘要】：隨著深部地球物理探測(cè)工作的陸續(xù)展開(kāi),僅依靠單一地球物理勘探方法已難以滿足我國(guó)勘探工作的實(shí)際需求,多方法聯(lián)合探測(cè)已成為當(dāng)前的熱點(diǎn)研究方向。地震與電法是目前使用較為廣泛的地球物理勘探方法,研究地震及電法分布式混合采集站具有重要意義。其中,采集站中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)為當(dāng)前研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。本論文設(shè)計(jì)的地震及電法分布式采集站從硬件上分為主控核心板和模擬采集板,主控核心板以FPGA為控制芯片展開(kāi)設(shè)計(jì),模擬采集板上設(shè)計(jì)了兩片模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別作為地震與電法的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。分布式采集站通過(guò)4芯大線串行連接,4芯大線由兩對(duì)雙絞線組成,具有數(shù)據(jù)傳輸和供電的雙重功能,即在實(shí)現(xiàn)全雙工數(shù)據(jù)收發(fā)的同時(shí)也為每個(gè)采集站提供電源。FPGA控制芯片分配了兩對(duì)LVDS差分引腳通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變壓器與大線對(duì)接,網(wǎng)絡(luò)變壓器除了傳遞數(shù)據(jù)和提取電源之外,還具有電氣隔離的作用。通過(guò)Quartus II開(kāi)發(fā)環(huán)境,采用VHDL硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)分布式采集站中數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的設(shè)計(jì),每個(gè)采集站中都設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)編碼與解碼模塊。采集站的數(shù)據(jù)發(fā)送采用曼徹斯特編碼,同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并串轉(zhuǎn)換,編碼模塊主時(shí)鐘為32.768MHz,所以大線上的數(shù)據(jù)傳輸速率為16.384Mbps。解碼模塊采用過(guò)采樣技術(shù),以8倍于數(shù)據(jù)傳輸速率的主時(shí)鐘提取傳輸線上的同步時(shí)鐘,并依據(jù)此同步時(shí)鐘解碼出串行數(shù)據(jù),通過(guò)移位轉(zhuǎn)換形成8位并行數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)幀在采集鏈上傳輸分為同步和異步兩個(gè)方向,同步傳輸方向上需要發(fā)送同步采集命令并承擔(dān)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)幀傳遞的任務(wù),異步傳輸方向只需要傳遞數(shù)據(jù)幀。通過(guò)數(shù)據(jù)幀在兩個(gè)方向上到達(dá)采集站的時(shí)間差,并借助數(shù)據(jù)幀在每個(gè)采集站中停留的時(shí)間,各個(gè)采集站根據(jù)自己在采集鏈中的位置,在收到同步采集命令后做出相應(yīng)的延時(shí),可以實(shí)現(xiàn)采集鏈上各采集站的同步采集。經(jīng)過(guò)室內(nèi)測(cè)試與戶外試驗(yàn),本論文設(shè)計(jì)的地震及電法分布式采集站工作正常,數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠。
【圖文】：

第 2 章 硬件電路設(shè)計(jì)第 2 章 硬件電路設(shè)計(jì) 分布式采集站整體結(jié)構(gòu)框架布式采集站從硬件上分為主控核心板與模擬采集板兩部分，圖 2-1 為集站的結(jié)構(gòu)框圖。模擬采集板上集成了地震與電法兩個(gè)通道，，電法通道極或磁棒收集信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)前置放大、低通放大、再經(jīng) ADC 模數(shù)轉(zhuǎn) FPGA 進(jìn)行處理。地震通道首先由檢波器采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)調(diào)理電路處理 實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化，然后數(shù)據(jù)進(jìn)入 FPGA。主控核心板主要實(shí)現(xiàn)數(shù)及相鄰采集站之間的供電與數(shù)據(jù)傳輸功能。

第 2 章 硬件電路設(shè)計(jì)源部分集中布局在主控核心板上，電的數(shù)字電源以及模擬采集板上的模擬提取電源，為了降低損耗，整條采集鏈用 12V 的鋰電池提供直流電源，經(jīng)過(guò)線纜，各采集站再?gòu)木�纜上取電。分，需要經(jīng)過(guò) DC-DC 模塊降壓后才能被
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：P631

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2704495