地球物理勘探,也稱為應用地球物理,是基于對巖石和礦石物理特性差異的研究而建立的一種勘探方法。它通過儀器觀測各種地球物理場的分布,并對觀測結果進行分析,解決地質(zhì)問題,在環(huán)境工程勘察和地質(zhì)找礦等領域應用廣泛,對于社會經(jīng)濟的發(fā)展意義重大。隨著科技的不斷進步,人們已經(jīng)建立了一系列地球物理勘探方法,例如瞬變電磁法、重力勘探法、地震勘探法等。地震勘探法的精度和分辨率較高,勘探深度較大,在油氣勘探領域應用十分廣泛。本實驗室設計了一種多層次,分布式的地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由主機、交叉站、電源站和采集站組成。采集站直接連接傳感器模塊讀取數(shù)據(jù),所有的采集站分區(qū)域進行管理,每個區(qū)域的采集站由一個電源站進行管理,每個區(qū)域的電源站由一個交叉站進行管理,主機只需要管理數(shù)量較少的交叉站即可。這種方式增加了系統(tǒng)的可擴展性和可靠性。本文在原有設計的基礎上對采集站存在的三個問題進行了研究。一是傳感器模塊的供電問題。采集站使用開關電源將高壓轉(zhuǎn)換成低壓為傳感器模塊供電,傳感器模塊使用了高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analogto Digital Converter,簡稱ADC）,開關電源的噪聲對ADC性能有多大影響?影響的途... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的幀響應過程??接收方會對收到的數(shù)據(jù)進行循環(huán)冗余校驗（Ｃｙｃｌｉｃ?Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ?Ｃｈｅｃｋ，簡稱??ＣＲＣ），只有在校驗正確的情況下才會處理該幀，否則會丟棄該幀

集成一個鎖相環(huán)（Ｐｈａｓｅ?Ｌｏｃｋｅｄ?Ｌｏｏｐ，簡稱??ＰＬＬ），主要用來進行數(shù)字時鐘數(shù)據(jù)恢復，對數(shù)據(jù)幀進行８ｂ／１０ｂ編解碼。通過ＳＰＩ??協(xié)議，接收ＭＣＵ發(fā)來的命令和數(shù)據(jù)，將ＭＣＵ打包好的數(shù)據(jù)幀進行編碼發(fā)送，??對目的地址與自身不匹配的數(shù)據(jù)幀進行轉(zhuǎn)發(fā)，將目的地址與自身相匹配的幀進行??解碼然后傳遞給ＭＣＵ。??（３）電源模塊：采集站由電源站進行供電，采集站供電電壓為４５Ｖ，經(jīng)過??降壓模塊將電壓轉(zhuǎn)換３．３Ｖ，?１．８Ｖ，１．２Ｖ等，為不同的模塊供電。采集站的供電??結構圖如圖２．３所示。???傳輸??１?８Ｖ??——?ＤＣＤＣ??其他???ＶＣＸ０??４５Ｖ?｜?—?３．３Ｖ???ＤＣＤＣ?????????ＭＣＵ??１?２Ｖ?????ＤＣＤＣ?—：??ＦＰＧＡ??圖２．３采集站供電結構圖??（４）帶驅(qū)動電流調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)收發(fā)器：使用自主設計的帶驅(qū)動電流調(diào)節(jié)??ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ－Ｖｏｌｔａｇｅ?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ?Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）收發(fā)器實現(xiàn)低功耗的數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)的??ＬＶＤＳ驅(qū)動電流為３．５ｍＡ，會造成能量冗余，為了降低采集站的功耗，設計了可??以調(diào)節(jié)驅(qū)動電流的收發(fā)器，使得可以采集站根據(jù)數(shù)據(jù)鏈路的誤碼率來動態(tài)調(diào)節(jié)驅(qū)??動電流，降低了冗余的功耗。??（５）多路選擇器：采集站每個端口都有兩個ＬＶＤＳ收發(fā)器，其中一個負責??發(fā)送數(shù)據(jù)，一個負責接收數(shù)據(jù)，收發(fā)功能并不固定，多路選擇器可以根據(jù)ＦＰＧＡ??的控制信號來對ＬＶＤＳ的收發(fā)功能進行設置。??（６）與前端傳感器模塊的接口：采集站通過該接口為傳感器模塊供電，并??且提供采樣時鐘，采樣同步信號，通過ＳＰＩ接口來接收傳感

?ｃｌｋｘｓ?／－＾－ａ?！??Ｉ?ｉ￣?Ｉ?Ｉ??，ＤＣＤＲ?——?ＣＬＫ?］??！?ｆ??ｙ．??１?￣?廣????ｙ??ｙ．???—｜??？?ＲＸ??？?Ｄｅｃｏｄｅ」口－＞?ＦＩＦＯ?—？?Ｅｅｃｏｄｅ?—？?ＴＸ??＾??————Ｊ——————?ｉ????ＴＸ?＜??Ｅｅｃｏｄｅ?＜??ＦＩＦＯ?＜??Ｄｅｃｏｄｅ?＜—?ＲＸ?＜?—ｒ－??Ｉ?２?Ｚ??ＣＬＫ?！??ＣＬＫｘ８?Ｌ?ｄｃｄｒ?ｉ??Ｌ????圖２．５采集站ＦＰＧＡ結構圖??數(shù)字時鐘數(shù)據(jù)恢復（Ｄｉｇｉｔａｌ?Ｃｏｌｃｋ?Ｄａｔｅ?Ｒｅｃｏｖｅｒｙ，簡稱ＤＣＤＲ）模塊主要負??責從收發(fā)器接收的二進制數(shù)據(jù)流中恢復出采樣時鐘。由于接收端沒有和發(fā)送端相??同步的時鐘對數(shù)據(jù)進行接收，因此需要從收到的數(shù)據(jù)中恢復出用于鎖存數(shù)據(jù)的時??鐘，使用恢復的時鐘對數(shù)據(jù)進行采樣可以得到正確的數(shù)據(jù)。采集站使用了數(shù)字過??采樣時鐘恢復方法。采集站的數(shù)據(jù)發(fā)送速率為４．０９６Ｍｂｐｓ，在接收端，時鐘數(shù)據(jù)??恢復模塊使用３２．７６８ＭＨｚ的時鐘對數(shù)據(jù)進行邊沿檢測，根據(jù)邊沿檢測的結果調(diào)??節(jié)分頻模塊，使用分頻模塊對３２．７６８ＭＨｚ的時鐘進行分頻得到數(shù)據(jù)采樣時鐘，??最終恢復出來的采樣時鐘上升沿落在每ｌｂｉｔ數(shù)據(jù)的中間位置，從而可以正確接收??數(shù)據(jù)。??ＦＰＧＡ與ＭＣＵ進行數(shù)據(jù)的交互主要通過ＳＰＩ協(xié)議進行。Ｃｏｎｔｒｏｌ?ＲＥＧ是??ＦＰＧＡ內(nèi)部實現(xiàn)的控制寄存器組，ＭＣＵ可以通過ＳＰＩ協(xié)議發(fā)送命令對控制寄存??器的值進行修改以控制ＦＰＧＡ的工作狀態(tài)。??２．２．５采集站工作流程??數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中交叉站和電源站首先上

【參考文獻】：
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本文編號：3241081