發(fā)布時(shí)間：2021-06-21 17:17

　　地球物理勘探,也稱為應(yīng)用地球物理,是基于對(duì)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(guò)儀器觀測(cè)各種地球物理場(chǎng)的分布,并對(duì)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析,解決地質(zhì)問(wèn)題,在環(huán)境工程勘察和地質(zhì)找礦等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展意義重大。隨著科技的不斷進(jìn)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(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。本實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)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(jī)、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(jìn)行管理,每個(gè)區(qū)域的采集站由一個(gè)電源站進(jìn)行管理,每個(gè)區(qū)域的電源站由一個(gè)交叉站進(jìn)行管理,主機(jī)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(kuò)展性和可靠性。本文在原有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)采集站存在的三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了研究。一是傳感器模塊的供電問(wèn)題。采集站使用開關(guān)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(jiǎn)稱ADC）,開關(guān)電源的噪聲對(duì)ADC性能有多大影響?影響的途... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的幀響應(yīng)過(guò)程??接收方會(huì)對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)（Ｃｙｃｌｉｃ?Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ?Ｃｈｅｃｋ，簡(jiǎn)稱??ＣＲＣ），只有在校驗(yàn)正確的情況下才會(huì)處理該幀，否則會(huì)丟棄該幀

集成一個(gè)鎖相環(huán)（Ｐｈａｓｅ?Ｌｏｃｋｅｄ?Ｌｏｏｐ，簡(jiǎn)稱??ＰＬＬ），主要用來(lái)進(jìn)行數(shù)字時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)，對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行８ｂ／１０ｂ編解碼。通過(guò)ＳＰＩ??協(xié)議，接收ＭＣＵ發(fā)來(lái)的命令和數(shù)據(jù)，將ＭＣＵ打包好的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行編碼發(fā)送，??對(duì)目的地址與自身不匹配的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，將目的地址與自身相匹配的幀進(jìn)行??解碼然后傳遞給ＭＣＵ。??（３）電源模塊：采集站由電源站進(jìn)行供電，采集站供電電壓為４５Ｖ，經(jīng)過(guò)??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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)圖??（４）帶驅(qū)動(dòng)電流調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)收發(fā)器：使用自主設(shè)計(jì)的帶驅(qū)動(dòng)電流調(diào)節(jié)??ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ－Ｖｏｌｔａｇｅ?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ?Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）收發(fā)器實(shí)現(xiàn)低功耗的數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)的??ＬＶＤＳ驅(qū)動(dòng)電流為３．５ｍＡ，會(huì)造成能量冗余，為了降低采集站的功耗，設(shè)計(jì)了可??以調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)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(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)驅(qū)??動(dòng)電流，降低了冗余的功耗。??（５）多路選擇器：采集站每個(gè)端口都有兩個(gè)ＬＶＤＳ收發(fā)器，其中一個(gè)負(fù)責(zé)??發(fā)送數(shù)據(jù)，一個(gè)負(fù)責(zé)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(hào)來(lái)對(duì)ＬＶＤＳ的收發(fā)功能進(jìn)行設(shè)置。??（６）與前端傳感器模塊的接口：采集站通過(guò)該接口為傳感器模塊供電，并??且提供采樣時(shí)鐘，采樣同步信號(hào)，通過(guò)ＳＰＩ接口來(lái)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(jié)構(gòu)圖??數(shù)字時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)（Ｄｉｇｉｔａｌ?Ｃｏｌｃｋ?Ｄａｔｅ?Ｒｅｃｏｖｅｒｙ，簡(jiǎn)稱ＤＣＤＲ）模塊主要負(fù)??責(zé)從收發(fā)器接收的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流中恢復(fù)出采樣時(shí)鐘。由于接收端沒(méi)有和發(fā)送端相??同步的時(shí)鐘對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，因此需要從收到的數(shù)據(jù)中恢復(fù)出用于鎖存數(shù)據(jù)的時(shí)??鐘，使用恢復(fù)的時(shí)鐘對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣可以得到正確的數(shù)據(jù)。采集站使用了數(shù)字過(guò)??采樣時(shí)鐘恢復(fù)方法。采集站的數(shù)據(jù)發(fā)送速率為４．０９６Ｍｂｐｓ，在接收端，時(shí)鐘數(shù)據(jù)??恢復(fù)模塊使用３２．７６８ＭＨｚ的時(shí)鐘對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邊沿檢測(cè)，根據(jù)邊沿檢測(cè)的結(jié)果調(diào)??節(jié)分頻模塊，使用分頻模塊對(duì)３２．７６８ＭＨｚ的時(shí)鐘進(jìn)行分頻得到數(shù)據(jù)采樣時(shí)鐘，??最終恢復(fù)出來(lái)的采樣時(shí)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(jìn)行數(shù)據(jù)的交互主要通過(guò)ＳＰＩ協(xié)議進(jìn)行。Ｃｏｎｔｒｏｌ?ＲＥＧ是??ＦＰＧＡ內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的控制寄存器組，ＭＣＵ可以通過(guò)ＳＰＩ協(xié)議發(fā)送命令對(duì)控制寄存??器的值進(jìn)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(xiàn)】：
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碩士論文
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