浅层地震勘探中的无线同步研究

论文摘要

作为地震勘探的主要设备,地震仪是地震资料野外采集的核心,是能否获取高信噪比、高分辨率、高保真度的原始地震资料的关键。目前有线的遥测地震仪已经成为主流设备被广泛应用,并且在各种勘探领域和工程地质评价领域取得了非常好的效果,然而随着地震勘探技术水平的不断提高,地震勘探环境的越来越恶劣,勘探的整体工程量及领域也不断扩大,使得目前主流的有线遥测地震仪在某种程度很难满足这种需求,当然这些弊端以及充分考虑复杂地形条件的施工和进一步提高施工效率,也促使无线遥测式工程地震仪成为该技术领域的一种发展趋势。综合考虑国内外在该领域的研究现状,还没有比较成熟的相关产品,所以无线遥测式的浅层地震仪在国内外的地球物理勘探领域具有广泛的应用前景和市场价值。本文结合实际应用,系统设计包括了数据采集与无线传输两个环节,重点研究无线传输系统,从提高无线时间同步精度的目标出发,着重对其结构组成、时间同步误差来源、提高时间同步精度措施、硬件、软件设计等进行论述。并且设计了完整的系统噪声控制,提高了ADC的有效分辨率,把系统噪声控制在400个LSB(119.2μV)以内;设计了nRF905芯片进行近距离(800米内)无线数据传输,实现了地震数据采集卡到采集站之间的无线传输;采用主机和从机相结合的模式提高了系统无线时钟同步的精度,达到了0.25us的同步精度,满足了地震仪采集系统的要求,实现了工程地震仪高速数据采集和无线传输系统的研制。特别是数据采样精度和系统时钟同步上实现了较好的技术指标。本文研究的同步协议及方法在研究成功后,将无线数据采集技术应用到工程地质上,打破传统的有线传输方式,布线简单,工作效率大大提高,时间缩短到有线方式的三分之一;所提出的无线时间同步协议,解决了目前工程物探仪器时间误差大的问题。该技术具有较好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究意义及背景
• 1.2 国内外现状
• 1.3 主要研究内容及成果
• 第2章 技术研究背景
• 2.1 地震勘探方法
• 2.2 地震数据采集系统
• 2.3 无线通信技术
• 2.4 采集系统的影响因素
• 第3章 地震波采集系统设计
• 3.1 系统设计目标
• 3.2 采集系统功能模块
• 3.2.1 地震检波器结构及原理
• 3.2.2 地震检波器性能参数及频率干扰
• 3.2.3 A/D 转换电路
• 3.3 信号采集同步触发系统
• 第4章 无线通信协议研究
• 4.1 系统总体设计
• 4.2 无线时间同步协议
• 4.2.1 时间同步误差分析
• 4.2.2 提高时间同步精度措施
• 4.3 系统硬件、软件设计
• 4.3.1 硬件电路
• 4.3.2 软件设计
• 4.4 ADS1271 数据采集测试结果
• 4.5 无线网络及数据传输控制协议
• 4.6 无线时钟同步测试
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果