[發明專利]多節點同步采集時間誤差的精確測量和校正方法及裝置

有效

• 申請號: 201110299503.X
• 申請日: 2011-10-08
• 公開（公告）號: CN102508297A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 段發階;蔣佳佳;陳勁;何智剛;常宗杰;張超;華香凝
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01V1/36
• 分類號: G01V1/36;G01V13/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

技術領域

本發明屬于地球物理勘探領域，特別涉及多節點同步采集時間誤差的精確測量和校正裝置。

背景技術

理想情況下，地震拖纜采集系統中所有采集節點(以下簡稱節點)應在同一時刻接收到“上傳地震數據命令(用于通知所有節點上傳地震數據的命令)”，并將同一時刻被轉換完成的地震數據上傳至控制與處理中心。傳統的地震拖纜采集系統中，在拖纜最前端設置一個具有高穩定度的同步采集主時鐘，各個節點在這個同步采集主時鐘的控制和協調下對模擬信號進行同步轉換。但實際情況下，“上傳地震數據命令”從系統控制與數據處理中心傳輸到節點或從一個節點傳輸到另一個節點時，會產生傳輸延時，且這種傳輸延時隨著節點數量的增加(即傳輸距離的增大)而增大。正因為這種傳輸延時的存在，從而使各個節點不能同時接收到“上傳地震數據命令”。由于各個節點接收到“上傳地震數據命令”的時刻不同，所以上傳的地震數據不再是同一時刻被轉換完成的地震數據，即存在采集的同步誤差。目前主流的地震儀器標明的同步精度為微秒級，但由于實際采集和記錄的數據以樣點為單位，所以第一個樣點的處理方法是系統同步采集精度的關鍵，目前國外主流地震探測拖纜的同步精度只能夠達到一個采樣周期，如System?Four和ARIE；占市場主要份額的法國Sercel公司的探測拖纜系統的同步采集精度也只有0.25ms[1-3]，因此這些儀器的實際采集同步精度只有毫秒級(詳見文獻[1]羅蘭兵，賈艷芳.首個樣點的處理方法對同步精度的影響[J].物探裝備，2009，19(4)：219-220.[2]羅蘭兵，董世學.地震數據采集系統延遲時研究與分析[J].吉林大學學報(地球科學版)，2005，35(S1)：62-65.文獻[3]朱德兵，平利姣，朱自強.淺層地震勘探數據擬同步采集時差分析與實踐[J].地球物理學進展.2008，23(6)：1958-1962.)。隨著地震勘探拖纜采集系統中節點數的不斷增加，傳輸延時越來越大，而現有相關文獻中的方法只能使采集的同步精度達到微秒級，這樣大的同步誤差將會對地震數據的后續處理帶來諸多不利影響。

發明內容

為克服現有技術的不足，做到：

(1)提供一種信號傳輸延時測量模型及方法。通過此模型和方法，能精確測量需要被校正的同步誤差量。

(2)基于所述的信號傳輸延時測量模型，提供一種同步誤差的校正方法，能將所有節點采集地震信號的同步誤差完全消除，從而使采集的同步誤差為0。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是，一種多節點同步采集時間誤差的精確測量和校正裝置，應用于拖纜采集系統，拖纜采集系統主要包括控制與處理中心、數據預處理模塊、采集節點，控制與處理中心產生主時鐘，其特征是，所述裝置構成為延時測量模塊DMM、延時校正模塊DCM_i，i＝1，2，…，n，表示第i個采集節點，延時測量模塊DMM設置在數據預處理模塊中，延時校正模塊DCM_i設置在相應的第i個采集節點中：

延時測量模塊DMM用于：(1)采用內同步的方式將主時鐘信號調制到命令數據流中，并通過信號線向各個采集節點傳輸；(2)測量模塊DMM發出一個用于測量傳輸延時的特征信號，然后記錄并保存下此特征信號經過所有采集節點后，被回傳到延時測量模塊DMM的時間；(3)完成傳輸延時校正量的運算過程；(4)采用異步通信的方式將傳輸延時校正量傳輸到各個對應的節點中；(5)實現上行信號驅動器的使能與非使能的工作狀態；

延時校正模塊DCM_i主要完成以下功能：(1)接收同步信息和命令數據；(2)命令解碼及控制；(3)延時校正量的接收及傳輸延時的校正。

延時測量模塊DMM中設置有定時器、計算模塊，首先由延時測量模塊DMM在t₀時刻發送出一個特征信號，并與此同時，啟動延時測量模塊DMM中的計時器開始計時，采集節點i，i＝1，2，…，n，接收到這個特征信號后，將此特征信號傳回到延時測量模塊DMM中，當延時測量模塊DMM接收到此被傳回的特征信號時，記下所對應的時刻，然后通過計算模塊進行相應的數學運算，計算出傳輸延時量Δt_i。

延時校正模塊DCM_i，當第i個節點接收到上傳地震數據命令后，i＝1，2，…，n，啟動延時校正模塊DCM_i進行Δt_n-Δt_i時間量的延時，然后通過信號線啟動自身采集節點中地震數據的傳送過程，最后一個節點接收到上傳地震數據命令的延時為Δt_n，Δt_i表示從延時測量模塊DMM發出特征信號到此特征信號被傳回至延時測量模塊DMM所產生的傳輸延時量。