工作流程圖。
【具體實施方式】
[0042]參見圖1和圖2，本實施例提供的一種分布式槽波地震勘探系統(tǒng)，其包括:爆炸機(jī)4、震源觸發(fā)記錄儀3、分布式采集站2和主控機(jī)I。
[0043]具體的，爆炸機(jī)4，用于提供瞬時高壓引爆雷管；本實施例中，放炮線路檢測合格后，把開關(guān)轉(zhuǎn)到(充電)位置，起爆機(jī)發(fā)出蜂鳴聲音，經(jīng)10-20秒鐘充電指示燈發(fā)亮，表明主電容器兩端電壓已經(jīng)充滿，這時將開關(guān)轉(zhuǎn)到(放炮)位置，起爆機(jī)產(chǎn)生瞬間高壓，實現(xiàn)引爆雷管的目的。
[0044]震源觸發(fā)記錄儀3，用于檢測起爆電源、起爆機(jī)、雷管形成電流回路的電壓信號，并產(chǎn)生觸發(fā)信號，同時將觸發(fā)時間記錄并存儲，以利于井上的數(shù)據(jù)處理及反演；所述震源觸發(fā)記錄儀包括STM32 301及分別與該STM32 301相連接的GPS模塊302、溫補(bǔ)晶振TCXO 303、TF存儲卡304、功能按鍵、狀態(tài)顯示模塊305、電池電壓檢測模塊306、電流互感器307、觸發(fā)單元308和網(wǎng)絡(luò)通訊接口 311和輔助電源電路。其中輔助電源電路是由電源變換模塊309和鎳氫電池310構(gòu)成。STM32 301采用自守時時鐘，同時帶有硬件驅(qū)動開發(fā)、數(shù)據(jù)讀寫、存儲、數(shù)據(jù)通訊模塊、數(shù)據(jù)的預(yù)處理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、儀器狀態(tài)指示模塊等功能和模塊；GPS模塊302在井上就已經(jīng)對震源觸發(fā)記錄儀進(jìn)行時間同步校準(zhǔn)本；溫補(bǔ)晶振TCXO 303提供準(zhǔn)確時鐘信號。操作人員把握好時間，按下功能按鍵啟動震源觸發(fā)記錄儀，按動爆炸機(jī)4啟動按鍵，電流互感器307檢測到由起爆電源、起爆機(jī)4、雷管形成電流回路中的電流，并產(chǎn)生電壓信號，經(jīng)觸發(fā)單元308處理后輸出信號給STM32 301，STM32 301將起爆時間記錄并存儲于TF存儲卡中。一次采集結(jié)束后可以通過功能按鍵中的復(fù)位按鍵實現(xiàn)下一次的采集記錄。最后主控機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)通訊接口 311進(jìn)行通訊，將記錄的時間數(shù)據(jù)傳輸給主控機(jī)I。
[0045]分布式采集站2，用于將槽波震動信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路調(diào)理，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并存儲數(shù)據(jù)；具體的，所述分布式采集站包括:包括檢波器(Geophone) 210、信號調(diào)理電路209和分布式采集主控單元STM32 201、輔助電源電路、電池電壓檢測模塊202、GPS模塊203、功能按鍵、狀態(tài)顯示模塊204、溫補(bǔ)晶振TCXO 205、SOPC 206、SPI串行總線207、24位Σ - AADm模塊208和網(wǎng)絡(luò)通訊接口 213。電池電壓檢測模塊202實時監(jiān)測分布式采集站的電壓情況；GPS模塊203自動時間同步校準(zhǔn)；功能按鍵、狀態(tài)顯示模塊204啟動和關(guān)閉分布式采集站及顯示分布式采集站的運(yùn)行情況；溫補(bǔ)晶振TCXO 205提供準(zhǔn)確的時鐘信號。檢波器210將槽波震動信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，且每個分布式采集站控制4個獨立的采集通道同步采集，經(jīng)過信號調(diào)理電路209調(diào)理，再經(jīng)過24位Σ -AADm模塊208進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后由SPI串行總線207傳輸，最后經(jīng)過分布式采集主控單元STM32 201進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并存儲數(shù)據(jù)于SOPC 206中。輔助電源電路向分布式采集站2供電。
[0046]本實施例中，較佳的，信號調(diào)理電路209的主要作用是將由檢波器210輸出的電壓信號經(jīng)過信號調(diào)理電路209后以適應(yīng)24位Σ - AADm模塊208對電平的要求。在本實施例中，從檢波器210出來的電壓信號范圍一般是IuV?IV，檢測到完整的地震信號對信號調(diào)理電路209有很高的要求:高輸入阻抗(阻抗匹配)、高共模抑制比CMRR、低噪聲、低漂移、增益可選等。本實施例中采用使儀器小型化和集成化、減少元器件、簡化電路和減小系統(tǒng)噪聲。然后經(jīng)過程控放大器進(jìn)行阻抗變換以提高其采集精度同時進(jìn)行程控放大提供電壓增益以適應(yīng)AD轉(zhuǎn)換對電平的要求，再通過低通濾波以濾掉高頻干擾及噪聲，最后由工頻陷波器和給設(shè)備整體加上一個屏蔽罩減少工頻干擾和自然界中的電磁噪聲。該程控放大器具有非常低的偏置電壓、低溫度漂移、高共模抑制比、低噪聲以及增益可程控。程控放大器采用電平控制，通過改變高低電平來控制程控倍數(shù)提高系統(tǒng)模塊交互的簡便性與通用性。系統(tǒng)的任何單元都將噪聲將至最低，確保了系統(tǒng)滿足高精度。
[0047]本實施例中，較佳的，在分布式采集站中引入了信號可程控的設(shè)計方案，同時配合24位Σ -AADm模塊208進(jìn)行采樣，為信號采集提供了更多選擇方案。本實施例中，24位Σ - AADm模塊208中用到多通道24位工業(yè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器內(nèi)部集成有多個獨立的高階斬波穩(wěn)定調(diào)制器和FIR數(shù)字濾波器，可實現(xiàn)四通道同步采樣，支持高速、高精度、低功耗、低速4種工作模式；該轉(zhuǎn)化器具有優(yōu)良的AC和DC特性，高采樣率，一定帶寬內(nèi)具有高信噪比(SNR)，低失調(diào)漂移的特點。同時該轉(zhuǎn)換器可通過設(shè)置相應(yīng)的輸入/輸出引腳選擇工作模式，無需寄存器編程，其數(shù)據(jù)輸出可選幀同步或SPI串行接口，便于連接至DSP、FPGA及微控制器。
[0048]本實施例中，較佳的，分布式采集主控單元201采用低功耗處理器STM32作為主控芯片(支持5串口)。STM32采用自守時時鐘，同時帶有硬件驅(qū)動開發(fā)、數(shù)據(jù)讀寫、存儲、數(shù)據(jù)通訊模塊、數(shù)據(jù)的預(yù)處理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、儀器狀態(tài)指示模塊等功能和模塊。輸入信號經(jīng)信號調(diào)理電路209輸入24位Σ - AADm模塊208，24位Σ -AADm模塊208采用同步觸發(fā)采樣。主控芯片在時鐘校準(zhǔn)情況下，可采用條件觸發(fā)起動24位Σ -AADm模塊208采樣。AD采樣觸發(fā)信號由主控芯片產(chǎn)生固定采樣頻率信號(4-20kHz)。AD采樣數(shù)據(jù)加入時標(biāo)存入TF存儲卡中，以利于井上的數(shù)據(jù)處理及反演。
[0049]本實施例中，較佳的，時鐘晶振采用溫補(bǔ)晶振TCXO 205，該溫補(bǔ)晶振在_5 V
[0050]to+80°C的溫度范圍內(nèi)，只有最大±0.28ppm的誤差，在標(biāo)準(zhǔn)輸出負(fù)荷變化±5%內(nèi)，最大誤差±0.1ppm,在電壓Vcc ±5 %變化內(nèi)，在使用第一年內(nèi)，最大誤差為±0.1ppm0 在使用 20 年內(nèi)的 free-run (Inclusive of calibrat1n tolerance at25°C,frequency vs.change in temperature，change in supply voltage (±5% ), load change15pF(±5% ), reflow soldering process)的精度可保持最大誤差 ±4.6ppm 內(nèi)。
[0051]主控機(jī)I是分布式槽波地震勘探系統(tǒng)的控制平臺，主要實現(xiàn)對各分布式采集站2、震源觸發(fā)記錄儀3的參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)和記錄文件的讀取等功能。本實施例中，采用基于VC++平臺的遠(yuǎn)程控制軟件作為主控機(jī)。
[0052]本實施例中，下井操作前，主控機(jī)生成控制信號發(fā)送給各個分布式采集站2、震源觸發(fā)記錄儀3，其中控制信號包括對各分布式采集站、震源觸發(fā)記錄儀的參數(shù)設(shè)置。井下作業(yè)完成后，主控機(jī)生成控制信號發(fā)送給各個分布式采集站2、震源觸發(fā)記錄儀3，其中控制信號主要用于對各分布式采集站2、震源觸發(fā)記錄儀3的采集數(shù)據(jù)和記錄文件的讀取。
[0053]本實施例中，主控機(jī)I提供人機(jī)交互界面，以供操作人員對系統(tǒng)進(jìn)行操作?？刂菩盘柛鶕?jù)操作人員設(shè)置的儀器參數(shù)配置來生成，通常儀器參數(shù)包括:采樣率、程控放大倍數(shù)、文件記錄時間等等。
[0054]本實施例中，主控平臺還配置有各分布式采集站狀態(tài)監(jiān)測功能，通過同步是否設(shè)置好、參數(shù)設(shè)置是否設(shè)置好等，對儀器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。