[發明專利]一種地球物理勘探數據采集站

有效

• 申請號: 201210257373.8
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN102809759A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 曹桂平;宋克柱;呂文貴;陳靜;王映初
• 申請（專利權）人: 合肥國為電子有限公司
• 主分類號: G01V1/22
• 分類號: G01V1/22
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 金凱

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技術領域

本發明涉及地震數據采集和傳輸系統，具體是一種地球物理勘探數據采集站。

背景技術

目前國內外最為先進的地震勘探儀器中的數據采集系統當屬法國Sercel公司的428系列陸上地震數據采集系統，中海油海上地震數據采集系統-“海亮“系統，中石油ES109萬道陸上地震儀系統等。另外還有一些其他研究機構研制的采集系統，如中國地震局分析預報中心申請的專利“地震數據采集器”（申請號01142110.X）。

法國Sercel公司在陸上地震儀器研制方面積累了多年經驗，其最新推出的428系列，在其408的基礎上改進后功能更加強大，采集板功耗更低，噪聲也更低，系統動態范圍更大。由于商業機密，其未公開其數據采集單元的具體實現細節，428系列采集站采用的模數轉換器仍然是24位。這是當前地震勘探領域普遍使用的精度。隨著高精度、高分辨地震勘探技術的發展，以及復雜地質勘探的需求，對地震數據采集模數變換器（ADC）的精度提出了更高的要求。

中海油“海亮“地震數據采集系統采用Cirrus?Logic公司生產的采集套片，以CS5372+CS5376構成A/D變換模塊，完成24-bit的模數變換，其在1ms采樣率下的動態范圍典型值為115dB左右。由于調制器和濾波器分開實現，采集系統功耗和面積都較大?；诓杉到y可變增益的需要，其前端采用獨立的可變增益放大器進行處理，前端模擬系統集成度低，造成系統噪聲平臺高，1ms采樣率下的典型噪聲值為2.5μV?RMS。

中石油ES109萬道陸上地震采集系統中使用的芯片和中海油類似，具有和中海油系統同樣的問題，動態范圍不高，功耗大，面積大，系統集成度低。

中國地震局分析預報中心申請的專利“地震數據采集器”中使用的A/D變換芯片采用的也是Cirrus?Logic的一款產品:CS5321+CS5322。輸出字長為24-bit，1ms典型采樣率下，系統動態范圍典型值不超過120dB。且采集站后端處理單元采用了數字信號處理器TMS320C32，系統結構相對復雜，靈活性相對較差。?

可見，目前地震勘探儀器數據采集系統普遍采用24-bit精度，系統噪聲受系統集成度影響較大，基于ASIC電路的系統通常具有較低的系統噪聲，系統動態范圍大；而基于分立芯片構建的前端模數變換系統，則集成度差，系統噪聲高。隨著地震勘探儀器研制技術的發展以及對高分辨地震勘探精度要求的提高，前端模數變換系統需要向高集成度，低噪聲，高精度，低功耗的方向發展。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種地球物理勘探數據采集站，其結構簡單，具有高集成度、高精度、低噪聲的優點。

本發明的技術方案為：

一種地球物理勘探數據采集站，包括相互連接的前端的模數變換單元和后端的處理單元；所述的模數變換單元是由可變增益放大器和模數轉換器組成；所述的處理單元是由現場可編程門陣列和連接于現場可編程門陣列上的數據傳輸接口芯片組成。

所述的可變增益放大器和模數轉換器選用ADS1282變換芯片。

所述的模數變換單元的前端連接有模擬RC濾波器。

所述的數據傳輸接口芯片包括有兩個相對現場可編程門陣列對稱設置的命令接口和兩個相對現場可編程門陣列對稱設置的數據接口；所述的數據接口是由與現場可編程門陣列連接的并/串轉換器和與并/串轉換器連接的驅動器組成，所述的命令接口是由與現場可編程門陣列連接的串/并轉換器和與串/并轉換器連接的均衡器組成。

所述的驅動器選用驅動器CLC001；所述的均衡器選用均衡器CLC012。

本發明的優點：

（1）、本發明具有高集成度，高精度，低噪聲，低功耗等諸多優點；在1ms典型采樣率下，允許輸入信號幅度為5Vpp，系統噪聲典型值為1.1μV?RMS，根據動態范圍計算公式：DR=20log10(Srms/Nrms),Srms為輸入信號RMS值，Nrms為計算后噪聲RMS值，由此可得系統動態范圍為124dB。A/D變換輸出字長為31-bit高精度，系統單道模擬功耗約為30mW，相對于中海油“海亮“系統單道模擬功耗約為56mW，功耗減少約一半；由于Sercel?428系列以及中石油ES109儀器均為公開模擬部分實現細節，無法進行功耗對比。