[发明专利]一种用于微机电地震采集系统的同步系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于地球物理勘探中的地震数据采集领域，具体涉及一种用于微机电地震采集系统的同步系统与方法。

背景技术

自从反射波法地震勘探在石油勘探应用以来，地震勘探是地球物理勘探中发展最快的一项技术，是寻找石油、煤炭和工程建设地下勘探最常用、最有效的勘探方法。地震勘探仪器是地球物理勘探装备中最为精密和关键的设备，其发展是地球物理勘探技术进步的重要组成部分。地震勘探仪器的发展水平、性能指标直接关系着物探技术的发展，其发展是以地震勘探的发展与需求为前提条件和动力源泉；反过来又直接制约和促进着地震勘探的发展。

从上世纪末人们开始研究MEMS数字检波器及采集系统以来，国际上只有法国CGG公司和美国I/O公司生产基于MEMS加速度传感器的商业化的数字检波器及其采集系统。MEMS是微机电系统(Micro Electro Mechanical System)的英文缩写，MEMS传感器可以看成在是硅片上做的可变电容器，它能用类似于半导体制造工艺进行相对低成本的大规模生产。MEMS检波器由MEMS加速度传感器和兼有模拟电路(电容/电压转换)和数字电路的混合器件ASIC(application specific integrated chip)及其他电路组成。与单个动圈式电磁检波器相比，MEMS检波器具有体积小、重量轻、接收频带宽、灵敏度高、分辨率高等优点。三分量地震检波器是指能检测X、Y、Z三个方向振动的检波器，主要有一个纵波和两个横波。由于新型MEMS三分量地震检波器能获得高质量的横波数据，经过计算机处理能对地下构造的岩性等特征有更清晰的描述。MEMS数字检波器的这些特点对提高油藏回采率，降低勘探风险和开发风险有着重要意义，它尤其适用于复杂油气资源的勘探。

国外地震勘探仪器公司开发了基于MEMS加速度传感器的数字检波器及其采集系统，其通讯电路、通讯协议等均为其专有技术，不向外公开。另外，地震勘探采集系统的同步技术是一项关键技术，如何实现数字检波器之间的同步、电源站和电源站之间的同步，同步时间是地震勘探采集系统的一个重要指标，其直接决定着勘探采集系统的优劣。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种用于微机电地震采集系统的同步系统和方法，解决微机电地震采集系统中的中央记录监控单元、微机电数字检波器管理站和微机电数字检波器之间采集数据的同步问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于微机电地震采集系统的同步系统，所述微机电地震采集系统包括一个中央记录监控单元、至少一个微机电数字检波器管理站和微机电数字检波器，所述中央记录监控单元管理所有微机电数字检波器管理站，每个微机电数字检波器管理站管理至少一个微机电数字检波器；

所述同步系统包括安装在微机电数字检波器上的同步电路、安装在中央记录监控单元上的GPS和定时计数器以及安装在微机电数字检波器管理站上的GPS和定时计数器；

所述GPS一秒钟输出的一个秒脉冲信号PPS，用秒脉冲信号PPS的上升沿来指示UTC的整秒时刻，使用接收到的GPS输出的秒脉冲信号PPS对中央记录监控单元和微机电数字检波器管理站的定时计数器进行复位。

所述同步电路包括微机电数字检波器主控制器M00、同步检测模块M22、计时控制模块M23、命令接收比较模块M24和AD转换模块M25；

所述微机电数字检波器主控制器M00用于对AD转换模块M25、计时控制模块M23和命令接收比较模块M24进行控制；所述同步检测模块M22分别与AD转换模块M25和计时控制模块M23进行双向通讯；

所述同步检测模块M22用于检测来自微机电数字检波器管理站的启动AD采集命令，当检测到启动AD采集命令时，启动AD转换模块M25工作；如果在规定时间内没有收到启动AD采集命令，计时控制模块M23向微机电数字检波器主控制器M00发送没有收到启动AD采集命令的信息，微机电数字检波器主控制器M00启动命令接收比较模块M24工作，转为正常接收命令状态；

所述计时控制模块M23用于为同步检测模块M22和命令接收比较模块M24计时，为它们提供复位信号；

所述命令接收比较模块M24用于接收来自于微机电数字检波器管理站的命令，并进行命令识别，这样可以减少微机电数字检波器主控制器M00的计算工作量，加快响应速度；

所述AD转换模块M25用于将模拟信号转换成数字信号。

所述同步检测模块M22、计时控制模块M23、命令接收比较模块M24、AD转换模块M25均是采用FPGA制成的。