[实用新型]一种地球物理勘探数据采集站

说明书

技术领域

本实用新型涉及地震数据采集和传输系统，具体是一种地球物理勘探数据采集站。

背景技术

目前国内外最为先进的地震勘探仪器中的数据采集系统当属法国Sercel公司的428系列陆上地震数据采集系统，中海油海上地震数据采集系统-“海亮“系统，中石油ES109万道陆上地震仪系统等。另外还有一些其他研究机构研制的采集系统，如中国地震局分析预报中心申请的专利“地震数据采集器”（申请号01142110.X）。

法国Sercel公司在陆上地震仪器研制方面积累了多年经验，其最新推出的428系列，在其408的基础上改进后功能更加强大，采集板功耗更低，噪声也更低，系统动态范围更大。由于商业机密，其未公开其数据采集单元的具体实现细节，428系列采集站采用的模数转换器仍然是24位。这是当前地震勘探领域普遍使用的精度。随着高精度、高分辨地震勘探技术的发展，以及复杂地质勘探的需求，对地震数据采集模数变换器（ADC）的精度提出了更高的要求。

中海油“海亮“地震数据采集系统采用Cirrus Logic公司生产的采集套片，以CS5372+CS5376构成A/D变换模块，完成24-bit的模数变换，其在1ms采样率下的动态范围典型值为115dB左右。由于调制器和滤波器分开实现，采集系统功耗和面积都较大。基于采集系统可变增益的需要，其前端采用独立的可变增益放大器进行处理，前端模拟系统集成度低，造成系统噪声平台高，1ms采样率下的典型噪声值为2.5μV RMS。

中石油ES109万道陆上地震采集系统中使用的芯片和中海油类似，具有和中海油系统同样的问题，动态范围不高，功耗大，面积大，系统集成度低。

中国地震局分析预报中心申请的专利“地震数据采集器”中使用的A/D变换芯片采用的也是Cirrus Logic的一款产品:CS5321+CS5322。输出字长为24-bit，1ms典型采样率下，系统动态范围典型值不超过120dB。且采集站后端处理单元采用了数字信号处理器TMS320C32，系统结构相对复杂，灵活性相对较差。 

可见，目前地震勘探仪器数据采集系统普遍采用24-bit精度，系统噪声受系统集成度影响较大，基于ASIC电路的系统通常具有较低的系统噪声，系统动态范围大；而基于分立芯片构建的前端模数变换系统，则集成度差，系统噪声高。随着地震勘探仪器研制技术的发展以及对高分辨地震勘探精度要求的提高，前端模数变换系统需要向高集成度，低噪声，高精度，低功耗的方向发展。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种地球物理勘探数据采集站，其结构简单，具有高集成度、高精度、低噪声的优点。

本实用新型的技术方案为：

一种地球物理勘探数据采集站，包括相互连接的前端的模数变换单元和后端的处理单元；所述的模数变换单元是由可变增益放大器和模数转换器组成；所述的处理单元是由现场可编程门阵列和连接于现场可编程门阵列上的数据传输接口芯片组成。

所述的可变增益放大器和模数转换器选用ADS1282变换芯片。

所述的模数变换单元的前端连接有模拟RC滤波器。

所述的数据传输接口芯片包括有两个相对现场可编程门阵列对称设置的命令接口和两个相对现场可编程门阵列对称设置的数据接口；所述的数据接口是由与现场可编程门阵列连接的并/串转换器和与并/串转换器连接的驱动器组成，所述的命令接口是由与现场可编程门阵列连接的串/并转换器和与串/并转换器连接的均衡器组成。

所述的驱动器选用驱动器CLC001；所述的均衡器选用均衡器CLC012。

本实用新型的优点：

（1）、本实用新型具有高集成度，高精度，低噪声，低功耗等诸多优点；在1ms典型采样率下，允许输入信号幅度为5Vpp，系统噪声典型值为1.1μV RMS，根据动态范围计算公式：DR=20log10(Srms/Nrms),Srms为输入信号RMS值，Nrms为计算后噪声RMS值，由此可得系统动态范围为124dB。A/D变换输出字长为31-bit高精度，系统单道模拟功耗约为30mW，相对于中海油“海亮“系统单道模拟功耗约为56mW，功耗减少约一半；由于Sercel 428系列以及中石油ES109仪器均为公开模拟部分实现细节，无法进行功耗对比。