【摘要】：地震勘探是地球物理勘探中解決油氣勘探問題最重要、最有效的一種方法。針對傳統有纜地震勘探采集系統的種種弊端,目前地震勘探無線采集系統的設計與開發(fā)是一個研究熱點。本文是在課題組總體設計的地震勘探數據無線采集系統框架下,開展了地震勘探數據無線采集節(jié)點的AD轉換與數據存儲系統開發(fā)研究。完成了單分量地震勘探數據無線采集節(jié)點的AD轉換、數據存儲以及通過無線網絡技術發(fā)送數據等研究開發(fā)工作,并且在此基礎上完成了三分量地震勘探數據無線采集節(jié)點的相應功能。數據采集端采用動圈式檢波器,選用精度高達32位、采樣率最高可設置為4000Hz的AD轉換器ADS1282對模擬地震信號進行采樣轉換,以滿足高精度、高分辨率的地震勘探數據采集要求。由于無線采集節(jié)點采用的供電電池能量有限,為了延長無線采集節(jié)點的野外工作時間,選用STM32L1和STM32L4系列超低功耗單片機作為微控制器。為解決傳輸網絡不佳、掉電等意外發(fā)生而導致數據丟失的問題,開發(fā)的AD轉換與數據存儲系統具有本地存儲功能。通過移植FatFs文件系統,將AD轉換后的地震數據按照時間順序寫入大容量存儲器TF卡中,以便隨時根據振動的震源時間讀取相應的采集數據。針對地震勘探數據無線采集系統對時間同步的要求,本系統采用GPS授時和單片機定時器計時兩種方式,使時間同步精度達到微秒級,并且可定期對地震數據采樣時間進行同步,基本能滿足時間同步性的需求。為達到將地震勘探無線采集系統中的采集數據及時傳輸的目的,采用基于WiFi和ZigBee的混合網絡無線傳輸方案,將由AD轉換與數據存儲系統中存儲的采集數據通過無線方式匯集到采集中心。其中,低速、低功耗的ZigBee協議用于上位機和采集節(jié)點之間的命令傳輸,系統上線后一直處于工作狀態(tài);而高速、高功耗的WiFi則只用于傳輸大量的地震數據,僅在需要傳輸數據時開啟。多分量地震勘探數據采集技術日益成為主流的地震勘探技術,本文設計了三分量地震勘探數據無線采集節(jié)點的AD轉換與數據存儲系統,可以同時接收地震波的X分量、Y分量、Z分量數據,并進行相關處理。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP274.2;P631.4
【圖文】：

邐Ｈ逡逑Ｐｉ邋Ｐｉ邋Ｐ－邋Ｐ：邐ＰＫ逡逑圖１．２二維地震排列示意圖逡逑圖１．３是可控震源記錄示意圖。在地震反射波法探測中，取地下３個反射面，逡逑分別為Ｒ，，邋Ｒ２，邋Ｒ３。圖中掃描信號１為離可控震源最近的參考檢波器所記錄的。逡逑２，邋３，邋４分別是反射面Ｒ，，Ｒ２，Ｒ，三個界面反射到地面的信號，分別經過Ｔ，，逡逑Ｔ２，邋Ｔ３到達地面。５是記錄道，也就是檢波器實際接收的反射掃描信號，很明顯逡逑可以看出是前三者的信號疊加。第６道為相關道，是記錄道和參考道相關處理后逡逑得到的信號曲線，三個脈沖信號最大值對應的時間就是三個反射波到達地面的時逡逑間。逡逑震源逡逑ｒｉ／邐－－ＭＡａａａａａ邐逡逑１邐Ｍａ／Ｖｖｖｗｗ－逡逑６－邐邐－Ｖ邐逡逑圖１．３可控震源記錄示意圖逡逑１．２地震勘探無線采集國內外研究現狀逡逑地震儀是一種能接收記錄地震波的儀器，地震儀的發(fā)展直接關系著地震勘探逡逑技術的發(fā)展［４］。地震數據采集記錄系統是集地震數據傳感、采集、傳輸、處理和逡逑２逡逑

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無線傳感器網絡廣泛應用在數據采集領域傳統的地震數據采集系統依逡逑賴于電纜傳輸數據，盡管能提供可靠的傳輸，但是隨著勘探地區(qū)規(guī)模的擴大，部逡逑署和維護成本也大幅增加。圖１．４為地震勘探無線采集系統示意圖，各地震道的采集逡逑節(jié)點將數據匯總到Ｓｉｎｋ節(jié)點，再由Ｓｉｎｋ節(jié)點轉發(fā)到上位機進行相關的地震資料解釋。逡逑依賴于比較成熟的地震勘探技術，國外在地震勘探無線采集領域的發(fā)展依舊逡逑處于領先地位。代表性較強的幾種無線數據采集系統有：美國ＩＯＮ地球物理集逡逑團公司新推出的ＦｉｒｅＦｌｙ無線地震采集系統，法國ＳＥＲＣＥＬ公司在ＩＴ無線系統逡逑３逡逑

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5 薛偉;董辛e

本文編號：2803432