一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括連接有A/D轉(zhuǎn)換模塊、鎖存器以及數(shù)據(jù)存儲器的現(xiàn)場可編程門陣列器件，A/D轉(zhuǎn)換模塊為與接頭探頭相連接且對模擬地震信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的模數(shù)芯片，現(xiàn)場可編程門陣列器件、鎖存器以及數(shù)據(jù)存儲器則連接在上位PC機(jī)上。本實用新型設(shè)計合理，采用現(xiàn)場可編程門陣列器件的設(shè)計，不僅能有效的完成系統(tǒng)對模擬地震波超聲信號的數(shù)據(jù)采集、存儲和數(shù)據(jù)高速通訊傳輸?shù)墓δ?，通過現(xiàn)場可編程門陣列器件內(nèi)部硬件的豐富資源，還極大程度的簡化了系統(tǒng)的外部電路結(jié)構(gòu)，尤其適用于模擬地震信號采集等多路采集系統(tǒng)。
【專利說明】一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，具體的說，是一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)采集是整個地震勘探物理模擬實驗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，該實驗利用激發(fā)產(chǎn)生的模擬地震信號源，對物理模型模擬野外地震勘探程序進(jìn)行勘測，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集勘測數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)缴衔籔C機(jī)，再對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，反演地震模型內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)而指導(dǎo)現(xiàn)場的石油地震勘探工作，在實際工作時，整個地震物理模擬系統(tǒng)主要由模型、模擬震源、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、定位系統(tǒng)構(gòu)成，其中，模擬震源包括可調(diào)脈寬脈沖信號發(fā)生器和激發(fā)探頭、接收探頭，激發(fā)探頭利用壓電效應(yīng)產(chǎn)生模擬野外地震信號的超聲波，超聲波信號源工作頻率為250kHz，接收探頭則將經(jīng)過物理模型反射回的超聲信號轉(zhuǎn)變成電信號；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于將接收探頭所接收的模擬地震波信號，轉(zhuǎn)變成計算機(jī)能夠識別的二進(jìn)制數(shù)，上傳到上位PC機(jī)，也是整個地震模擬實驗工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的高低和數(shù)據(jù)傳輸采集的速度，直接影響整個地震模擬采集系統(tǒng)的工作進(jìn)度和后臺數(shù)據(jù)的處理工作，一般情況下，普通的MCU (如:51單片機(jī)、196單片機(jī)或控制型微控制器)就可以完成數(shù)據(jù)的處理任務(wù)，但當(dāng)系統(tǒng)中要采集的信號量特別多時(特別是模擬地震信號源的信號量及狀態(tài)量特別多時)，僅僅靠普通MCU的資源往往難以完成任務(wù)，因此，本實用新型應(yīng)運(yùn)而生。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用現(xiàn)場可編程門陣列器件的設(shè)計 能有效的完成系統(tǒng)對模擬地震波超聲信號的數(shù)據(jù)采集、存儲和數(shù)據(jù)高速通訊傳輸?shù)墓δ?，通過現(xiàn)場可編程門陣列器件內(nèi)部硬件的豐富資源，極大程度的簡化了系統(tǒng)的外部電路結(jié)構(gòu)，尤其適用于模擬地震信號采集等多路采集系統(tǒng)。
[0004]本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，有效的克服了現(xiàn)有采集系統(tǒng)使用51單片機(jī)、196單片機(jī)或控制型微控制器存在的不足，特別適用于多路采集系統(tǒng)的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)如下:包括連接有A/D轉(zhuǎn)換模塊、鎖存器以及數(shù)據(jù)存儲器的現(xiàn)場可編程門陣列器件，A/D轉(zhuǎn)換模塊為與接頭探頭相連接且對模擬地震信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的模數(shù)芯片，鎖存器連接在A/D轉(zhuǎn)換模塊上，現(xiàn)場可編程門陣列器件、鎖存器以及數(shù)據(jù)存儲器則連接在上位PC機(jī)上，在上述結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)場可編程門陣列器件豐富的I/O端口不僅能很好的解決采集信號的多路數(shù)問題，同時，還能對A/D轉(zhuǎn)換模塊、鎖存器等器件進(jìn)行控制與處理，能完成普通MCU不能完成的任務(wù)，因此，更能適應(yīng)模擬地震信號的采集工作，達(dá)到采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高、數(shù)據(jù)傳輸速度快等特性。
[0005]在實際應(yīng)用過程中，由于接收探頭接收的模擬地震波信號較為微弱，通常還存在衰減的情況，因此，本實用新型在所述的A/D轉(zhuǎn)換模塊上還連接有信號調(diào)理電路，接頭探頭則通過信號調(diào)理電路連接在A/D轉(zhuǎn)換模塊上，可用于模擬地震波信號的放大，從而加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集的精確度。
[0006]本實用新型外圍電路結(jié)構(gòu)簡單，所述的現(xiàn)場可編程門陣列器件為設(shè)有控制引腳以及地址引腳的主控單元，所述的信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換模塊、鎖存器均連接在控制引腳上，而所述的數(shù)據(jù)存儲器則連接在控制引腳以及地址引腳上。
[0007]為更好的實現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)，在本實用新型中，所述的數(shù)據(jù)存儲器為由依次相連的隨機(jī)存儲器以及緩沖器組成，緩沖器為連接于現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制引腳且與上位PC機(jī)相連的數(shù)據(jù)寄存單元，而隨機(jī)存儲器則連接在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制引腳以及地址引腳上。
[0008]為提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度，本實用新型在所述的現(xiàn)場可編程門陣列器件上還設(shè)有USB接口，現(xiàn)場可編程門陣列器件通過USB接口連接在上位PC機(jī)上，而所述的鎖存器以及緩沖器則連接在USB接口上，結(jié)構(gòu)十分簡單。
[0009]為更好的實現(xiàn)本實用新型，所述的現(xiàn)場可編程門陣列器件為EP1K30TC144-1 ;所述的A/D轉(zhuǎn)換模塊為AD9042AST ;所述的USB接口為Cy7C68013。
[0010]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0011](I)本實用新型采用現(xiàn)場可編程門陣列器件的設(shè)計，來替代現(xiàn)有采集系統(tǒng)使用的51單片機(jī)、196單片機(jī)或控制型微控制器等普通MUC，不僅能有效的完成系統(tǒng)對模擬地震波超聲信號的數(shù)據(jù)采集、存儲和數(shù)據(jù)高速通訊傳輸?shù)墓δ?，還極大程度的簡化了系統(tǒng)的外部電路結(jié)構(gòu)，尤其適用于模擬地震信號采集等多路采集系統(tǒng)。
[0012](2)本實用新型設(shè)計合理，采用信號調(diào)理電路連接在接收探頭上，可將模擬地震波信號進(jìn)行放大，避免模擬地震波信號的因衰減而造成數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確度的下降，能有效的提高系統(tǒng)的可靠性。
[0013](3)本實用新型采用的USB接口為Cy7C68013，該芯片不僅能實現(xiàn)現(xiàn)場可編程門陣列器件與上位PC機(jī)的數(shù)據(jù)通訊，還具有極高的數(shù)據(jù)傳輸速度，傳輸速度能達(dá)到480MB-PS。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的原理框圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合實施例對本實用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0016]實施例:
[0017]如圖1所示，本實用新型提出了一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)克服了現(xiàn)有采集系統(tǒng)使用51單片機(jī)、196單片機(jī)或控制型微控制器存在的不足，特別適用于多路采集系統(tǒng)的應(yīng)用，主要由A/D轉(zhuǎn)換模塊、鎖存器、數(shù)據(jù)存儲器以及現(xiàn)場可編程門陣列器件組成，在其結(jié)構(gòu)中，A/D轉(zhuǎn)換模塊、鎖存器、數(shù)據(jù)存儲器均連接在現(xiàn)場可編程門陣列器件上，其中，鎖存器連接在A/D轉(zhuǎn)換模塊上，A/D轉(zhuǎn)換模塊為與接頭探頭相連接且對模擬地震信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的模數(shù)芯片，現(xiàn)場可編程門陣列器件、鎖存器以及數(shù)據(jù)存儲器則連接在上位PC機(jī)上，由上述結(jié)構(gòu)可知，本系統(tǒng)可完成對模擬地震波超聲信號的數(shù)據(jù)采集、存儲以及數(shù)據(jù)通訊傳輸?shù)墓δ?，該系統(tǒng)運(yùn)用現(xiàn)場可編程門陣列器件(如:EP1K30TC144-1)進(jìn)行控制，在實際使用時，由于該器件豐富的I/O端口不僅能很好的解決采集信號的多路數(shù)問題，同時，還能對A/D轉(zhuǎn)換模塊、鎖存器等器件進(jìn)行控制與處理，能完成普通MCU不能完成的任務(wù)，因此，更能適應(yīng)模擬地震信號的采集工作，從而提高采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度以及加快數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取?br> [0018]在實際應(yīng)用過程中，由于接收探頭接收的模擬地震波信號較為微弱，通常還存在衰減的情況，因此，本實用新型在A/D轉(zhuǎn)換模塊的前端還設(shè)有信號調(diào)理電路，可供接頭探頭的連接，在使用時，該信號調(diào)理電路可采用放大器制作而成，主要用于模擬地震波信號的放大，以達(dá)到加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集精確度的目的。
[0019]本實用新型所述的現(xiàn)場可編程門陣列器件為設(shè)有控制引腳以及地址引腳的主控單元，上述的信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換模塊、鎖存器均連接在控制引腳上，而數(shù)據(jù)存儲器則連接在控制引腳以及地址引腳上。如圖1所示，數(shù)據(jù)存儲器為由依次相連的隨機(jī)存儲器以及緩沖器組成，緩沖器為連接于現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制引腳且與上位PC機(jī)相連的數(shù)據(jù)寄存單元，而隨機(jī)存儲器則連接在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制引腳以及地址引腳上。為提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度，本實用新型在現(xiàn)場可編程門陣列器件上還設(shè)有USB接口，現(xiàn)場可編程門陣列器件通過USB接口連接在上位PC機(jī)上，而鎖存器以及緩沖器則連接在USB接口上，結(jié)構(gòu)十分簡單。
[0020]在實際制作過程中，A/D轉(zhuǎn)換模塊可采用AD9042AST，USB接口則可采用Cy7C68013。系統(tǒng)啟動后，在現(xiàn)場可編程門陣列器件的內(nèi)部，根據(jù)用戶需求要初始化系統(tǒng)，如:選擇信號衰減系數(shù)、采樣頻率以采樣深度以及觸發(fā)方式等進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)滿足觸發(fā)條件時，啟動AD9042AST，同時現(xiàn)場可編程門陣列器件產(chǎn)生控制信號，對鎖存器產(chǎn)生鎖存信號、控制緩沖器的緩沖方向以及對隨機(jī)存儲器(RAM)產(chǎn)生連續(xù)的地址信號和寫時序，同時，還控制Cy7C68013的不發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)隨機(jī)存儲器中的數(shù)據(jù)量達(dá)到預(yù)定的采樣深度時，現(xiàn)場可編程門陣列器件停止對AD9042AST發(fā)出采樣時鐘、停止對鎖存器發(fā)出鎖存信號并使鎖存器的輸出使能無效、緩沖器的數(shù)據(jù)流向為由隨機(jī)存儲器流出、對隨機(jī)存儲器產(chǎn)生連續(xù)的地址和讀時序，同時，對Cy7C68013產(chǎn)生寫FIFO時序，直到隨機(jī)存儲器中的數(shù)據(jù)全部發(fā)送給上位PC機(jī)，即完成本次數(shù)據(jù)的采集。
[0021]本實用新型設(shè)計合理，采用現(xiàn)場可編程門陣列器件的設(shè)計，不僅能有效的完成系統(tǒng)對模擬地震波超聲信號的數(shù)據(jù)采集、存儲和數(shù)據(jù)高速通訊傳輸?shù)墓δ?，通過現(xiàn)場可編程門陣列器件內(nèi)部硬件的豐富資源，還極大程度的簡化了系統(tǒng)的外部電路結(jié)構(gòu)，尤其適用于模擬地震信號采集等多路采集系統(tǒng)。
[0022]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:包括連接有A/D轉(zhuǎn)換模塊、鎖存器以及數(shù)據(jù)存儲器的現(xiàn)場可編程門陣列器件，A/D轉(zhuǎn)換模塊為與接頭探頭相連接且對模擬地震信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的模數(shù)芯片，鎖存器連接在A/D轉(zhuǎn)換模塊上，現(xiàn)場可編程門陣列器件、鎖存器以及數(shù)據(jù)存儲器則連接在上位PC機(jī)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:在所述的A/D轉(zhuǎn)換模塊上還連接有信號調(diào)理電路，接頭探頭則通過信號調(diào)理電路連接在A/D轉(zhuǎn)換模塊上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的現(xiàn)場可編程門陣列器件為設(shè)有控制引腳以及地址引腳的主控單元，所述的信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換模塊、鎖存器均連接在控制引腳上，而所述的數(shù)據(jù)存儲器則連接在控制引腳以及地址引腳上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)存儲器為由依次相連的隨機(jī)存儲器以及緩沖器組成，緩沖器為連接于現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制引腳且與上位PC機(jī)相連的數(shù)據(jù)寄存單元，而隨機(jī)存儲器則連接在現(xiàn)場可編程門陣列器件的控制引腳以及地址引腳上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:在所述的現(xiàn)場可編程門陣列器件上還設(shè)有USB接口，現(xiàn)場可編程門陣列器件通過USB接口連接在上位PC機(jī)上，而所述的鎖存器以及緩沖器則連接在USB接口上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的現(xiàn)場可編程門陣列器件為EP1K30TC144-1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的A/D轉(zhuǎn)換模塊為AD9042AST。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于模擬地震信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的 USB 接口為 Cy7C68013。
【文檔編號】G01V1/22GK203673079SQ201320769000
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】張海峰 申請人:成都飛逸計算機(jī)服務(wù)有限公司