[实用新型]一种基于模拟地震信号的数据采集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及数据采集领域，具体的说，是一种基于模拟地震信号的数据采集系统。

背景技术

 数据采集是整个地震勘探物理模拟实验的关键环节，该实验利用激发产生的模拟地震信号源，对物理模型模拟野外地震勘探程序进行勘测，通过数据采集系统采集勘测数据，并传输到上位PC机，再对采集数据进行分析、处理，反演地震模型内部的结构特征，进而指导现场的石油地震勘探工作，在实际工作时，整个地震物理模拟系统主要由模型、模拟震源、数据采集系统、定位系统构成，其中，模拟震源包括可调脉宽脉冲信号发生器和激发探头、接收探头，激发探头利用压电效应产生模拟野外地震信号的超声波，超声波信号源工作频率为250kHz，接收探头则将经过物理模型反射回的超声信号转变成电信号；数据采集系统用于将接收探头所接收的模拟地震波信号，转变成计算机能够识别的二进制数，上传到上位PC机，也是整个地震模拟实验工作的关键环节，采集数据准确度的高低和数据传输采集的速度，直接影响整个地震模拟采集系统的工作进度和后台数据的处理工作，一般情况下，普通的MCU（如：51单片机、196单片机或控制型微控制器）就可以完成数据的处理任务，但当系统中要采集的信号量特别多时（特别是模拟地震信号源的信号量及状态量特别多时），仅仅靠普通MCU的资源往往难以完成任务，因此，本实用新型应运而生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于模拟地震信号的数据采集系统，采用现场可编程门阵列器件的设计能有效的完成系统对模拟地震波超声信号的数据采集、存储和数据高速通讯传输的功能，通过现场可编程门阵列器件内部硬件的丰富资源，极大程度的简化了系统的外部电路结构，尤其适用于模拟地震信号采集等多路采集系统。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种基于模拟地震信号的数据采集系统，有效的克服了现有采集系统使用51单片机、196单片机或控制型微控制器存在的不足，特别适用于多路采集系统的应用，其结构如下：包括连接有A/D转换模块、锁存器以及数据存储器的现场可编程门阵列器件，A/D转换模块为与接头探头相连接且对模拟地震信号进行转换的模数芯片，锁存器连接在A/D转换模块上，现场可编程门阵列器件、锁存器以及数据存储器则连接在上位PC机上，在上述结构中，现场可编程门阵列器件丰富的I/O端口不仅能很好的解决采集信号的多路数问题，同时，还能对A/D转换模块、锁存器等器件进行控制与处理，能完成普通MCU不能完成的任务，因此，更能适应模拟地震信号的采集工作，达到采集数据准确度高、数据传输速度快等特性。

在实际应用过程中，由于接收探头接收的模拟地震波信号较为微弱，通常还存在衰减的情况，因此，本实用新型在所述的A/D转换模块上还连接有信号调理电路，接头探头则通过信号调理电路连接在A/D转换模块上，可用于模拟地震波信号的放大，从而加强数据采集的精确度。

本实用新型外围电路结构简单，所述的现场可编程门阵列器件为设有控制引脚以及地址引脚的主控单元，所述的信号调理电路、A/D转换模块、锁存器均连接在控制引脚上，而所述的数据存储器则连接在控制引脚以及地址引脚上。

为更好的实现上述结构，在本实用新型中，所述的数据存储器为由依次相连的随机存储器以及缓冲器组成，缓冲器为连接于现场可编程门阵列器件的控制引脚且与上位PC机相连的数据寄存单元，而随机存储器则连接在现场可编程门阵列器件的控制引脚以及地址引脚上。

为提高系统的数据传输速度，本实用新型在所述的现场可编程门阵列器件上还设有USB接口，现场可编程门阵列器件通过USB接口连接在上位PC机上，而所述的锁存器以及缓冲器则连接在USB接口上，结构十分简单。

为更好的实现本实用新型，所述的现场可编程门阵列器件为EP1K30TC144-1；所述的A/D转换模块为AD9042AST；所述的USB接口为Cy7C68013。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型采用现场可编程门阵列器件的设计，来替代现有采集系统使用的51单片机、196单片机或控制型微控制器等普通MUC，不仅能有效的完成系统对模拟地震波超声信号的数据采集、存储和数据高速通讯传输的功能，还极大程度的简化了系统的外部电路结构，尤其适用于模拟地震信号采集等多路采集系统。

（2）本实用新型设计合理，采用信号调理电路连接在接收探头上，可将模拟地震波信号进行放大，避免模拟地震波信号的因衰减而造成数据采集准确度的下降，能有效的提高系统的可靠性。