專利名稱：多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域，是一種地震勘探的裝備，適用于大、中、小型多波多分量地震勘探，多波工程勘察，面波勘探等。
背景技術(shù)：
地震勘探方法以其有較高的精確度、高的分辨率和大的穿透深度等優(yōu)越性而成為最重要的地球物理勘探技術(shù)之一。隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，能源開(kāi)采與建筑工程等行業(yè)要求對(duì)地下地質(zhì)條件有越來(lái)越精細(xì)的了解，因此對(duì)地震勘探技術(shù)手段提出了更高的精度要求，同時(shí)要求地震勘探工作要進(jìn)行多參數(shù)采集，以便為工程現(xiàn)場(chǎng)提供更加豐富的技術(shù)參數(shù)。為使地震勘探更好地適應(yīng)工程現(xiàn)場(chǎng)的需求，地震數(shù)據(jù)采集方法從二維發(fā)展到三維，又由單分量縱波三維勘探發(fā)展到多波多分量三維勘探，試圖用地震勘探資料求取豐富的儲(chǔ)層參數(shù)，其目的即是為工程現(xiàn)場(chǎng)提供全方位優(yōu)質(zhì)服務(wù)。而要使多波多分量三維勘探達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果，就必須保證其數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，首先要有精良的勘探裝備。
地震勘探裝備主要由震源、檢波器和地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(即地震儀)經(jīng)歷了多代發(fā)展歷程，近年來(lái)，國(guó)外推出新一代遙測(cè)地震儀，如OPSEIS811-14、I/0 SYSTEM II與SN388等，它們的主要特點(diǎn)為裝備主要由主機(jī)、采集站、交叉站、電源站等組成，儀器采樣率較低，一般在0.5～4ms之間分四檔選取，采集站中使用了24位A/D轉(zhuǎn)換器，取消了一切模擬信號(hào)濾波，僅采用固定增益放大器，動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)120～130dB，實(shí)用的多道地震儀仍以有線數(shù)傳為主，傳輸媒介采用了雙絞線或同軸電纜。新型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在我國(guó)還處于開(kāi)發(fā)研究階段，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有比較成熟的新一代遙測(cè)地震儀。就國(guó)外的新一代地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言，盡管其具有數(shù)字傳輸、多道數(shù)、計(jì)算機(jī)分布式控制等優(yōu)點(diǎn)，然而其部分高性能很大程度上是出于商業(yè)考慮，不僅耗費(fèi)大量外匯，且部分性能不適應(yīng)三維三分量的施工要求，并且新一代遙測(cè)地震儀雖然利用分布式控制的采集站縮短了模擬信號(hào)的傳輸距離，但并未能消除模擬信號(hào)的傳輸及模擬通道間的串?dāng)_影響，二十世紀(jì)末，日本OYO公司曾經(jīng)提出一體化勘探裝備的設(shè)想，卻未付諸實(shí)施。
多波多分量地震勘探是在地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)提高地震勘探精度和解決諸多工程地質(zhì)問(wèn)題的有效手段，而現(xiàn)有地震勘探裝備應(yīng)用于多波多分量地震勘探中尚有不足和缺陷，具體表現(xiàn)為(1)現(xiàn)有地震勘探裝備都具有模擬信號(hào)的傳輸，新型遙測(cè)地震儀雖然使用采集站縮短了模擬信號(hào)的傳輸距離，但仍有和集中式地震儀相當(dāng)?shù)膸住珟资啄M小線，道間串?dāng)_、環(huán)境噪聲與工頻干擾等仍然存在，嚴(yán)重影響了采集信號(hào)的信噪比。同時(shí)多個(gè)模擬通道并存，線路繁多，施工設(shè)備笨重，現(xiàn)場(chǎng)工作勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低。
(2)已有新型地震勘探儀器僅追求模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換部分的高動(dòng)態(tài)范圍，卻忽視了前端檢波器的失真度不超過(guò)0.1％(現(xiàn)有超級(jí)檢波器的指標(biāo))，相對(duì)動(dòng)態(tài)范圍小于60db，檢測(cè)信號(hào)在模擬線路中再受各種干擾因素的影響，動(dòng)態(tài)指標(biāo)進(jìn)一步下降，因此，主機(jī)部分的高指標(biāo)只是商業(yè)性指標(biāo)。
(3)已有地震勘探裝備多根據(jù)一定的勘探方法和勘探范圍設(shè)計(jì)的，大、中、小型勘探裝備間互換性差，一種設(shè)備僅能適用一定場(chǎng)合與一定勘探方法的地震數(shù)據(jù)采集。
(4)國(guó)內(nèi)外所有地震數(shù)據(jù)采集裝備都只適用于單分量地震勘探，用于多波多分量地震勘探時(shí)則在不同程度上造成人力或財(cái)力的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
為適應(yīng)多波多分量地震勘探的發(fā)展要求，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有地震勘探裝備的不足，研制出一套新型多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由主機(jī)及其控制下的多個(gè)(單個(gè)串口管理1～128個(gè))從機(jī)組成，主機(jī)為一內(nèi)置控制、通訊和處理等軟件系統(tǒng)的便攜式PC機(jī)，從機(jī)主要包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及其控制電路，主機(jī)通過(guò)RS232-RS485接口轉(zhuǎn)換器與從機(jī)的RS485接口相連，從機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與控制電路板體積小，含三通道，可直接嵌入三分量檢波器體內(nèi)，形成數(shù)字式三分量檢波器，也可獨(dú)立成為具三通道的地震數(shù)據(jù)采集從站。多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要特點(diǎn)如下(1)系統(tǒng)由便攜式主機(jī)和多個(gè)從機(jī)組成，采用遠(yuǎn)程分布式控制。
(2)采用三分量地震檢波器作為地震信號(hào)采集的機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置，使三分量檢波器與從機(jī)(數(shù)據(jù)采集的控制和轉(zhuǎn)換部分)及電源融為一體，從機(jī)采用抗干擾、低功耗等電路設(shè)計(jì)技術(shù)，簡(jiǎn)化了設(shè)備體系，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集一體化、控制智能化。
(3)地震信號(hào)采集的模數(shù)轉(zhuǎn)換在前端檢波器處實(shí)現(xiàn)，采集信號(hào)原位數(shù)字化，根除了模擬信號(hào)的傳輸，抗干擾能力強(qiáng)。
(4)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣率高、動(dòng)態(tài)范圍大，適用于大、中、小型地震數(shù)據(jù)采集。
(5)利用高檔便攜PC機(jī)作為控制主機(jī)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行可編程控制，系統(tǒng)功能得到了增強(qiáng)；操作方便，自動(dòng)化程度高。
(6)整套裝備能任意組合，主機(jī)帶動(dòng)少至一個(gè)從機(jī)，多至數(shù)百個(gè)從機(jī)，從機(jī)數(shù)量?jī)H受數(shù)據(jù)傳輸速率與主機(jī)串口配置情況的限制。
(7)適用于多種勘探方法，可進(jìn)行縱波勘探，橫波勘探，縱橫波聯(lián)合勘探，亦可進(jìn)行面波勘探。


圖1為多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主結(jié)構(gòu)體系，由主機(jī)及其控制下的多個(gè)從機(jī)組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，每個(gè)從機(jī)具三通道。
圖2示意出主機(jī)與從機(jī)及從機(jī)間五芯連線的結(jié)構(gòu)功能，其中2、3為數(shù)據(jù)線，4為啟動(dòng)線正極，1為從機(jī)使用外部電源時(shí)的電源正極，5為共用地線。
圖3為主機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理主流程框圖，開(kāi)機(jī)后，啟動(dòng)“多波多分量地震數(shù)據(jù)采集軟件1.0”，首先對(duì)要使用的串口進(jìn)行初始化，然后向從機(jī)發(fā)送握手與置參命令，此時(shí)，操作員可利用“背檢”功能觀察背景噪聲狀況，并盡量消除噪聲源，其噪聲背景亦可作為后期處理時(shí)剔噪的參考。之后，激發(fā)震源，觸發(fā)各從機(jī)同時(shí)進(jìn)行采樣，并回送采集數(shù)據(jù)，主機(jī)顯示采集數(shù)據(jù)并可在增強(qiáng)區(qū)內(nèi)多次增強(qiáng)，增強(qiáng)后的數(shù)據(jù)以自定義格式被記錄下來(lái)，記錄數(shù)據(jù)文件在“多波多分量地震數(shù)據(jù)處理工作站”上進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換及各種處理與解釋。
圖4從機(jī)電路原理框圖。
圖5給出從機(jī)工作的主流程，圖6為從機(jī)數(shù)據(jù)采集流程，現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，打開(kāi)從機(jī)，從機(jī)即進(jìn)入初始化狀態(tài)，系統(tǒng)循環(huán)檢測(cè)有無(wú)主機(jī)發(fā)布的命令，若有即進(jìn)行命令解釋，若無(wú)則在開(kāi)機(jī)60秒后進(jìn)入空閑方式。一旦從機(jī)和主機(jī)握手成功后，從機(jī)即按接收到的采集參數(shù)對(duì)采集系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，然后進(jìn)入采樣等待，當(dāng)檢測(cè)到同步觸發(fā)信號(hào)時(shí)，即啟動(dòng)定時(shí)器記數(shù)與A/D轉(zhuǎn)換，直至采集結(jié)束。
圖7為多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝與操作的主要流程圖。
圖8從機(jī)微控制電路(MCU)9從機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路(ADC)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的根據(jù)多波多分量地震勘探的特點(diǎn)及要求，首先以智能化、一體化的設(shè)計(jì)思路來(lái)完善系統(tǒng)裝備電氣部分的組成結(jié)構(gòu)，即把地震信號(hào)的采集控制和模數(shù)轉(zhuǎn)換放到系統(tǒng)的最前端，和三分量檢波器融為一體，形成真正意義上的數(shù)字式檢波器。多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由主機(jī)和多個(gè)從機(jī)組成，主機(jī)內(nèi)置控制、通訊和處理等軟件系統(tǒng)，并通過(guò)串口和從機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)主從分布式控制(如圖1)，從機(jī)主要包括地震數(shù)據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和采集控制電路，輔以電源電路、啟動(dòng)電路與通訊接口，主機(jī)與從機(jī)以及從機(jī)與從機(jī)間僅以一五芯屏蔽電纜線連接(見(jiàn)圖2)，從機(jī)數(shù)量可根據(jù)實(shí)際工作需要任意增減，現(xiàn)場(chǎng)組合方便且無(wú)冗余設(shè)備。
表1列出本發(fā)明(多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))和幾種具代表性的已有裝備間主要技術(shù)指標(biāo)的比較，可見(jiàn)本發(fā)明的主體設(shè)備僅由便攜式主機(jī)和數(shù)字式三分量檢波器組成，用于多波多分量地震勘探時(shí)，設(shè)備體系大大簡(jiǎn)化。
表1.幾種已有勘探系統(tǒng)(用于多波勘探時(shí))與本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較 多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟硬件組成及特點(diǎn)如下1.主機(jī)(1)主機(jī)硬件要求多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主機(jī)由高檔便攜式PC機(jī)構(gòu)成，其硬件指標(biāo)為PIII800MHz以上處理器，64M以上RAM，10G以上硬盤(pán)容量，安裝有WIN95及以上的操作系統(tǒng)，且配備有RS232串口。主機(jī)通過(guò)RS232串口與RS232-RS485接口轉(zhuǎn)換器連接，接口轉(zhuǎn)換器與從機(jī)的RS485接口相連，主從機(jī)根據(jù)分配的地址進(jìn)行定向?qū)υ?，從機(jī)按主機(jī)發(fā)布的命令參數(shù)采集并回送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分布式數(shù)據(jù)采集與控制。(2)數(shù)據(jù)采集的控制及通訊主機(jī)通訊與控制由主機(jī)上的RS232串口通過(guò)RS232-RS485接口轉(zhuǎn)換器與從機(jī)上的RS485串口相連，主機(jī)首先對(duì)串口進(jìn)行初始化，然后向從機(jī)發(fā)送握手、置參、采樣(背檢)與傳輸?shù)让?，從機(jī)接收各項(xiàng)指令后向主機(jī)回送正確應(yīng)答的相關(guān)信息，并按主機(jī)設(shè)置的參數(shù)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)從串口依次傳回至主機(jī)，主機(jī)在主界面視窗中顯示各通道波形曲線圖，并可按自定義格式把采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。
主機(jī)數(shù)據(jù)采集的控制由配套開(kāi)發(fā)的“多波多分量地震數(shù)據(jù)采集軟件1.0”完成，該軟件系統(tǒng)主要功能是通過(guò)主機(jī)的串行口控制多個(gè)從機(jī)，向從機(jī)發(fā)布命令，接收從機(jī)返回的信息或采集的數(shù)據(jù)，顯示從機(jī)采集數(shù)據(jù)的波形圖，并把采集的數(shù)據(jù)以一定格式存儲(chǔ)起來(lái)。軟件主界面由一個(gè)主視窗(顯示器設(shè)置為800×600或1024×768象素)和上下兩排控鍵組成，主視窗顯示多道波形，窗口可水平和垂直滾動(dòng)。上排控鍵包括采集地點(diǎn)、測(cè)線編號(hào)、采樣間隔、高低截頻、通訊串口、從機(jī)地址、采樣點(diǎn)數(shù)、采樣延時(shí)、工作分量和顯示方式。下排控鍵有顯示坐標(biāo)、確認(rèn)、握手、置參、背檢、采樣、傳輸、增強(qiáng)、記錄。(3)數(shù)據(jù)處理多波多分量地震勘探和常規(guī)地震勘探的不同之處在于其接收的信號(hào)即包括縱波，還包括橫波與轉(zhuǎn)換波，用于面波勘探時(shí)，有效信號(hào)又是面波，因此常規(guī)地震數(shù)據(jù)處理工作站不能滿足多種地震波精細(xì)處理的要求，必須開(kāi)發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件，本發(fā)明配套開(kāi)發(fā)的“多波多分量地震數(shù)據(jù)處理工作站”主要包括顯示與轉(zhuǎn)換模塊、預(yù)處理模塊、數(shù)字處理模塊、多波解析模塊與可視化模塊，系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)以自定義格式存儲(chǔ)，并可進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，使其也能在其他工作站上進(jìn)行處理與解釋，數(shù)據(jù)處理著重于多波多分量勘探的解析處理，同時(shí)兼容各種常規(guī)數(shù)字處理方法，并且利用小波與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析等方法，提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，處理的成果數(shù)據(jù)立體可視化。工作站主要功能包括①格式轉(zhuǎn)換多波多分量地震數(shù)據(jù)采集軟件記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)以自定義格式存儲(chǔ)，自定義格式為“文件頭+道參+道數(shù)據(jù)”，其中文件頭長(zhǎng)128個(gè)字節(jié)，道參長(zhǎng)20個(gè)字節(jié)，道數(shù)據(jù)為采樣點(diǎn)數(shù)(整型數(shù))。字節(jié)。軟件可將記錄文件轉(zhuǎn)換成地震數(shù)據(jù)通用的SEG格式，亦可將其他記錄格式已知的地震記錄轉(zhuǎn)換成本系統(tǒng)自定義格式，在此多波多分量地震數(shù)據(jù)處理工作站上進(jìn)行處理與解釋。②預(yù)處理預(yù)處理主要包括道運(yùn)算、抽道集、振幅平衡、動(dòng)校正等。③常規(guī)數(shù)字信號(hào)處理常規(guī)數(shù)字信號(hào)處理包括濾波、譜分析、微積分、偏移、疊加等。④特殊處理特殊處理為小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析。⑤工程勘察多波多分量工程勘察利用多波勘探的豐富數(shù)據(jù)信息，解析、計(jì)算得出工程設(shè)計(jì)所需各種動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)，如目標(biāo)介質(zhì)體的容重、泊松比、體變模量、剪切模量等。⑥可視化對(duì)二維、三維多波勘探數(shù)據(jù)處理后，成果數(shù)據(jù)形成二維、三維體數(shù)據(jù)。(4)主要參數(shù)指標(biāo)從機(jī)數(shù)單個(gè)串口管理1～128個(gè)通道數(shù)384道(單個(gè)串口)，數(shù)個(gè)組合可形成數(shù)千道數(shù)據(jù)傳輸速率(KBPS) 19.2 9.6 4.8 2.4最大傳輸距離(KM)1.2 1.8 2.4 3.0重量主機(jī)3Kg，從機(jī)間連線0.3Kg。2.從機(jī)多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為在野外工作的儀器，除要求系統(tǒng)具有拾取高保真、高信噪比和高分辨率地震信號(hào)的能力，還應(yīng)使整個(gè)系統(tǒng)微型、低功耗，其主要設(shè)計(jì)原則為極大限度地簡(jiǎn)化常規(guī)地震數(shù)據(jù)采集中所有的模擬和數(shù)字電路，把原來(lái)由硬件電路實(shí)現(xiàn)的地震信號(hào)處理功能，交給主機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，采集時(shí)采用寬頻、廣信息接收，這樣，即可以減小硬件電路結(jié)構(gòu)體積，又能避免因模擬器件的閥門(mén)效應(yīng)而造成有效信號(hào)的不可挽回性丟失。
從機(jī)硬件電路原理框圖如圖4，主要包括(1)采集控制電路從機(jī)數(shù)據(jù)采集控制電路主要由微處理器(MCU)形成，MCU接收到主機(jī)發(fā)送的命令后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，并控制AD轉(zhuǎn)換電路按接收到的參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集來(lái)的數(shù)據(jù)先存入RAM中，然后按主機(jī)發(fā)來(lái)的取數(shù)命令將RAM中的數(shù)據(jù)通過(guò)串行接口傳送到主機(jī)。
(2)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路從機(jī)數(shù)據(jù)采集模數(shù)轉(zhuǎn)換電路是由通道前端電路、多級(jí)程控放大器、多路開(kāi)關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)等組成，采集的三通道模擬信號(hào)由通道前端輸入，經(jīng)一級(jí)程控放大器后進(jìn)入多路開(kāi)關(guān)，然后再進(jìn)入二級(jí)程控放大器，之后由AD轉(zhuǎn)換器將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)由控制電路控制讀取并在RAM中存儲(chǔ)。
(3)其他從機(jī)硬件還包括觸發(fā)啟動(dòng)電路、電源電路以及通訊串口等，從機(jī)電源可由內(nèi)部或外部電源供電，內(nèi)部電源由兩節(jié)2Ah的鎳氫電池和一個(gè)電源轉(zhuǎn)換模塊組成，可保證從機(jī)連續(xù)工作8小時(shí)以上。外部電源為直流5V輸入，野外工作時(shí)可由一臺(tái)電源帶動(dòng)數(shù)個(gè)從機(jī)。
(4)主要參數(shù)指標(biāo)通道3增益0～72db精度16位或24位采樣間隔0.02～20ms人工設(shè)置采樣點(diǎn)數(shù)512，1024，2048程控濾波數(shù)字輸入電源電壓5v單機(jī)功耗0.6W
尺寸 Φ100×70mm3重量＜2Kg3.相關(guān)輔助裝備與多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)備有震源和檢波器芯體，(1)震源多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)針對(duì)不同的工作方法，對(duì)震源的要求是能激發(fā)出相當(dāng)能量的所要采集的地震波，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)勘探任務(wù)和工作條件進(jìn)行震源試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)選擇相對(duì)合適的震源。
(2)檢波器芯體根據(jù)三分量檢波器檢測(cè)信號(hào)的特性，結(jié)合對(duì)各種芯體性能參數(shù)的試驗(yàn)了解情況，同時(shí)考慮到多波多分量勘探的應(yīng)用范圍，其各分量性能參數(shù)指標(biāo)可選范圍見(jiàn)表2表2 三分量檢波器芯體的技術(shù)指標(biāo)分布范圍

多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)工作流程是測(cè)試前，根據(jù)地震勘探任務(wù)和勘探地質(zhì)條件選擇現(xiàn)場(chǎng)工作方法，設(shè)計(jì)布置測(cè)線與測(cè)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，先安裝從機(jī)，設(shè)置震源，并使它們與主機(jī)連通，然后激發(fā)震源，啟動(dòng)從機(jī)采集數(shù)據(jù)，從機(jī)將采集數(shù)據(jù)回送主機(jī)，主機(jī)接收并記錄數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，整套裝置由主機(jī)及其控制下的多個(gè)從機(jī)組成，主機(jī)為一內(nèi)置控制、通訊和處理等軟件系統(tǒng)的便攜式PC機(jī)，從機(jī)主要包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及其控制電路，主機(jī)通過(guò)RS232-RS485接口轉(zhuǎn)換器與從機(jī)的RS485接口相連，從機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與控制電路板體積小，含三通道，可直接嵌入三分量檢波器體內(nèi)，形成數(shù)字式三分量檢波器，也可獨(dú)立成為具三通道的采集從站。整個(gè)系統(tǒng)采用分布式控制，采集信號(hào)數(shù)字化傳輸，具極強(qiáng)的抗干擾能力，從機(jī)與主機(jī)智能對(duì)話，并具自適應(yīng)功能，可用于大、中、小型多波多分量地震勘探的野外數(shù)據(jù)采集，多波工程勘察，面波勘探等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于主機(jī)由便攜式PC機(jī)構(gòu)成，其硬件指標(biāo)為PIII800MHz以上處理器，64M以上RAM，10G以上硬盤(pán)容量，安裝有WIN95及以上的操作系統(tǒng)，且配備有RS232串口。主機(jī)通過(guò)RS232接口與RS232-RS485接口轉(zhuǎn)換器連接，接口轉(zhuǎn)換器與從機(jī)的RS485接口相連，主從機(jī)根據(jù)分配的地址進(jìn)行定向?qū)υ?，從機(jī)按主機(jī)發(fā)布的命令參數(shù)采集并回送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分布式數(shù)據(jù)采集與控制，。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的從機(jī)由數(shù)據(jù)采集模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)采集控制電路組成，數(shù)據(jù)采集模數(shù)轉(zhuǎn)換電路是由通道前端電路、多級(jí)程控放大器、多路開(kāi)關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD)、鎖存器等組成，采集的三通道模擬信號(hào)由通道前端輸入，經(jīng)一級(jí)程控放大器后進(jìn)入多路開(kāi)關(guān)，然后再進(jìn)入二級(jí)程控放大器，之后由AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)由控制電路控制讀取并在RAM中存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)采集控制電路是由微處理器(MCU)、隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、電源電路、啟動(dòng)電路和通訊接口等組成，MCU接收到主機(jī)發(fā)送的命令后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，并控制AD轉(zhuǎn)換電路按接收到的參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集來(lái)的數(shù)據(jù)先存入RAM中，然后按主機(jī)發(fā)來(lái)的取數(shù)命令將RAM中的數(shù)據(jù)通過(guò)串行接口傳送到主機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的從機(jī)數(shù)據(jù)采集電路可由內(nèi)部或外部電源供電，內(nèi)部電源由兩節(jié)2Ah的鎳氫電池和一個(gè)電源轉(zhuǎn)換模塊組成，可保證從機(jī)連續(xù)工作8小時(shí)以上。外部電源為直流5V輸入，野外工作時(shí)可由一臺(tái)電源帶動(dòng)數(shù)個(gè)從機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的主機(jī)通訊與控制系統(tǒng)由主機(jī)上的RS232串口和RS232-RS485接口轉(zhuǎn)換器與從機(jī)上的RS485串口相連，主機(jī)首先對(duì)串口進(jìn)行初始化，然后向從機(jī)發(fā)送握手、置參、采樣(背檢)與傳輸命令，從機(jī)接收各項(xiàng)指令，并按主機(jī)設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)從串口依次傳回至主機(jī)，主機(jī)在主界面視窗中顯示各通道波形曲線圖，并可按自定義格式把采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所述的主機(jī)數(shù)據(jù)處理工作站主要包括顯示模塊、預(yù)處理模塊、數(shù)字處理模塊與可視化模塊，系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)以自定義格式存儲(chǔ)，并可進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，使其能在其他工作站上進(jìn)行處理與解釋，數(shù)據(jù)處理著重于多波多分量勘探的解析處理，同時(shí)兼容各種常規(guī)數(shù)字處理方法，并且利用小波與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析方法，提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，處理的成果數(shù)據(jù)立體可視化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)為通道數(shù)每個(gè)從機(jī)3道，單個(gè)串口可管理1～128個(gè)從機(jī)，多臺(tái)主機(jī)組合可形成通道總數(shù)達(dá)數(shù)千道的大型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；最大采樣率200KHz；采樣間隔三通道同時(shí)采集時(shí)，最小為20us；前置增益0～72db，十一擋可選；AD精度16～24位；數(shù)據(jù)傳輸波特率2.4～19.2KBPS，對(duì)應(yīng)傳輸距離3.0KM～1.2KM。與系統(tǒng)相關(guān)的勘探裝備包括震源和檢波傳感器，震源要求能激發(fā)出對(duì)應(yīng)勘探方法所要接收的地震波，檢波器要對(duì)所接收的地震波有很好地響應(yīng)，針對(duì)不同的勘探方法和不同的接收分量可選擇配備相應(yīng)震源與檢波器。
全文摘要
本發(fā)明為一種多波多分量地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，整套裝置由主機(jī)及其控制下的多個(gè)從機(jī)組成，主機(jī)為一內(nèi)置控制、通訊和處理等軟件系統(tǒng)的便攜式PC機(jī)，從機(jī)主要包括數(shù)據(jù)采集控制電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，自帶或外接電源，其電路板體積小，含三通道，可直接嵌入三分量檢波器中形成數(shù)字式三分量檢波器，亦可作為三道采集站。主機(jī)與從機(jī)間采用遠(yuǎn)程分布式控制，各從機(jī)間用多芯屏蔽電纜串接，可任意組合而無(wú)冗余設(shè)備。系統(tǒng)采集信號(hào)數(shù)字化傳輸，具強(qiáng)抗干擾能力。整套裝置集地球物理、現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊與信息處理技術(shù)等于一體，設(shè)備重量輕，功能強(qiáng)，適用面廣，可用于大、中、小型多波多分量地震勘探，多波工程勘察，面波勘探等。
文檔編號(hào)G01V1/22GK1465989SQ0212427
公開(kāi)日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2002年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月15日
發(fā)明者彭蘇萍, 王懷秀, 朱國(guó)維 申請(qǐng)人:彭蘇萍, 王懷秀, 朱國(guó)維