發(fā)布時(shí)間：2017-12-04 14:04

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的數(shù)字檢波器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：地震勘探是石油開采中最有效的手段之一,對石油儲(chǔ)量的探測具有重要的作用。針對我國現(xiàn)有的勘探技術(shù)和數(shù)字檢波器發(fā)展較落后的情況,本文提出了一種基于傳統(tǒng)動(dòng)圈式模擬檢波器的數(shù)字化設(shè)計(jì)方案,將動(dòng)圈式檢波器、數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)電路及電源集成在一起,使地震動(dòng)傳感器探測的模擬地震波信號(hào)在檢波器終端內(nèi)部就轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),根除了模擬信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸,增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力,提高了采集數(shù)據(jù)的信噪比。本文在分析地震檢波器系統(tǒng)工作原理及高分辨率地震勘探對檢波器技術(shù)要求的基礎(chǔ)上,詳細(xì)地給出了基于FPGA的數(shù)字檢波器系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,完成了硬件的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試以及系統(tǒng)軟件的編寫,最終在實(shí)驗(yàn)室搭建采集測試系統(tǒng),利用振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)模擬地震波,完成了10個(gè)采集節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸與存儲(chǔ)。設(shè)計(jì)使用Altera公司的Cyclone IV系列低功耗、高集成度FPGA芯片作為主控器,并采用SOPC嵌入式技術(shù)完成對整個(gè)數(shù)字檢波器系統(tǒng)的控制,降低了硬件電路設(shè)計(jì)規(guī)模及軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。該系統(tǒng)在信號(hào)采集部分使用高精度的24位Σ-ΔADC來實(shí)現(xiàn),很好地提高了采集數(shù)據(jù)的分辨率及動(dòng)態(tài)范圍;數(shù)據(jù)傳輸部分采用基于PoE(Power over Ethernet)原理的通信技術(shù),實(shí)現(xiàn)了電源線和信號(hào)線的復(fù)用,降低了線纜的重量,并通過硬件邏輯方式實(shí)現(xiàn)自定義傳輸控制協(xié)議,提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎挽`活性;電源轉(zhuǎn)換部分采用高效率的隔離式反激開關(guān)電源實(shí)現(xiàn),降低了整機(jī)系統(tǒng)的功耗;同時(shí)該系統(tǒng)還具有電源監(jiān)測和電能傳輸控制功能、檢波器自檢測功能以及環(huán)境測量功能。研究結(jié)果表明,該數(shù)字檢波器具有低功耗、低成本、動(dòng)態(tài)范圍大、體積小等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)在2Mbps數(shù)據(jù)傳輸波特率下能夠很好地完成10Hz~200Hz低頻地震波數(shù)據(jù)的采集和傳輸控制,為進(jìn)一步應(yīng)用到實(shí)際地質(zhì)勘探工程中打下了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH763

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本文編號(hào)：1251229