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基于FPGA的可重构多节点数字检波系统的设计与实现

发布时间:2020-07-19 09:24
【摘要】:地震勘探是我们用来获取地下石油、天然气等资源分布情况的有效手段,本文设计了一种基于地震勘探技术的数字检波系统,其将动圈式地震检波器与数字采集传输模块结合起来,在检波器内部完成地震波信号的数字化转换后再进行传输,消除了传统地震检波器传输模拟信号时容易受到干扰的缺陷。本文先对动圈式地震检波器的工作原理进行了分析,之后详细介绍了基于FPGA的数字检波系统的整体结构,完成了软硬件的设计及调试,在实验室环境下成功实现了10个采集节点的数据采集与传输。设计使用Microsemi公司的IGLOO系列低功耗FPGA作为主控器,TI公司的C5000系列低功耗DSP作为数字处理器模块,在信号采集部分使用了高精度低功耗的24位Σ-ΔADC,在数据传输部分使用了基于Po E原理的通信技术,在通信过程中使用了自定义的传输控制协议,同时该系统还具有检波器自检测功能、环境测量功能、电源监测和电能传输控制功能。由相关实验结果可知,本文所设计的数字检波器具有体积小、功耗低、可重构、动态范围大等优点,系统可以在3.84Mbps数据传输速率下实现对100Hz的模拟地震波信号的采集和传输控制,为下一步的研究和应用打下了基础。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:P631.436
【图文】:

示意图,地震勘探,陆地,原理


陆地地震勘探原理示意图

动圈式检波器


也称为动圈式检波器。动圈式检波器使用电磁感应原理来实现震动信号到电信号的转换,其基本结构如图2.2所示,主要由磁系统和振动系统两部分组成。检波器的外壳由圆筒型软铁制成,外壳内壁与永久磁铁之间是振动系统,主要由线圈支架及其缠绕的线圈和支撑线圈的上下弹簧片组成,它们构成了一个惯性体,线圈架上有两组绕向相反、相互串连的线圈,两线圈具有严格的匹配特性,可以保证动态平衡,使检波器内部的感应完全抵消,即双线圈工作时,两线圈的感生电动势相加,外界干扰磁场在线圈中产生的感应电动势相互抵消,还有使用上下两个环形弹簧片支撑的线圈架,使之受力均匀并减少横向振动;中间的部分为磁系统,主要包括圆柱型永久磁铁,磁铁两极装有固定在外壳上的磁靴

示意图,数字检波器,功能,示意图


图 2.3 数字检波器功能示意图数字检波器在数字检波系统中以采集节点的形式工作,每进行一次地震勘探都需要采集若干个节点的数据,各采集节点结构完全一致。采集节点结构如图 2.4 所示,本文所设计的数字检波器包含了数据采集模块、通信模块、电源模块、外设传感器模块等,在检波器内部实现了地震波模拟信号的数字化转换,使得模拟信号的传输距离

【参考文献】

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本文编号:2762230

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