地震勘探数据采集与传输体系研究

论文摘要

随着地震勘探的深入，检波器精度不断提高，数据采集方法不断更新，勘探区域内检波器的密度越来越高。由此带来的是对巨量数据的收集、传输和加工处理问题。据此，本论文在对地震勘探仪器发展过程进行分析的基础上，针对数据采集和传输各个环节相关技术进行了综合研究，其主要内容包括：（1）比较了各类检波器性能，分析了A／D变化数字位数对提高检波器性能产生的影响。为了降低在大规模数字检波器应用中的成本，提出硬件功能的软件化处理思想，通过使原由硬件完成的功能改由软件完成，达到简化检波器和采集站结构的目的。（2）提出阵列成道法施工方案，可通过对多个数字检波器任意组合形成新道，将原由采集站完成的部分功能下移到数字检波器去完成，使整个信号采集系统全数字化。并对此种情况下采集站的功能和传输信道界面功能进行了重新分配。（3）为解决有线传输中存在的问题，提出利用非金属复合材料导线进行地震勘探数据传输和远程电源供给的方案，为有线方式数据传输开辟了新的途经。测试实验表明，这种导线不仅具有光纤重量轻、抗干扰能力强的特性，还具有抗拉抗折的优点，并且可直接与金属导体连接不用进行光电转换，这些特性在沼泽、海洋地震勘探中具有独特的应用前景。（4）分析了自由空间光通信（FSO）的技术特点，提出将FSO用于无线检波器的设计方案。完成了可用于地震勘探数据传输的低成本FSO传输系统设计。（5）为解决不同应用环境无线检波器传输问题，对IMS频段的几种无线技术进行了研究比较，进行了对nRF905、nRF401芯片组成的无线收发模块试验。讨论了GSM／GPRS／CDMA在地震勘探领域应用的条件和应用范围。对采用802.11标准的Wi-Fi技术，IEEE 802.16x标准的WiMAX技术和IEEE 802.15.4标准扩展集的ZigBee技术的特点与应用也进行了讨论。（6）发展了法国Sercel公司提出的地震区域网络和远程控制系统概念和对地震勘探现场数据进行远距离实时传输的思想。提出满足此功能的通信网络体系CONGN。上述研究成果，对地震勘探数据采集与新的传输体系的建立，具有积极的意义，所进行大量试验表明，一些技术不仅可用于地震勘探领域，还可应用于其它相关的信号检测和通信领域。

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ABSTRACT

第1章绪论

1.1 地震勘探数据采集与传输体系演化

1.1.1 全模拟地震仪器系统

1.1.2 数字记录的主机系统

1.1.3 地震电缆信号的数字传输

1.1.4 多种数据传输模式

1.1.5 全数字地震数据传输与记录

1.2 地震勘探数据采集技术国内外动态

1.2.1 地震勘探采集技术的改进

1.2.2 地震勘探装备的市场竞争

1.3 本论文研究内容及思路

1.3.1 本论文研究的主要内容

1.3.2 本论文研究基本思路

1.4 本论文的主要成果与创新点

1.4.1 主要完成的研究成果

1.4.2 本课题的主要创新点

第2章地震勘探信号采集研究

2.1 引言

2.2 地震勘探检波器性能比较

2.2.1 电磁感应式检波器

2.2.2 压电检波器

2.2.3 超级检波器

2.2.4 MEMS传感器

2.3 数字检波器研究

2.3.1 基于MEMS数字检波器

2.3.2 基于传统传感器的数字检波器

2.4 提高检波器数据精度方法研究

2.4.1 A/D转换器量化噪声对量化级数的影响

2.4.2 过采样对A/D转换器量化噪声的影响

2.4.3 误差和非线性及漂移对精度的影响

2.4.4 噪声对分辨率影响与计算

2.5 提高地震勘探数据分辨率的措施

2.5.1 高阶∑Δ调制器信噪比的改善

2.5.2 高频信息补偿措施

2.5.3 数字检波器硬件功能软件化方法研究

2.6 结论

第3章地震勘探数据采集有线传输研究

3.1 引言

3.2 采集信号数据量的计算

3.2.1 单线容量计算

3.2.2 多线容量计算

3.3 现有传输方式比较

3.3.1 有线数据传输方式

3.3.2 无线数据传输方式

3.3.3 混合数据传输方式

3.3.4 阵列成道法传输方式

3.4 新型有线数据传输方式研究

3.4.1 塑料导电的基本原理

3.4.2 电信号传输研究

3.4.3 传输系统模型

3.5 结论

第4章 FSO在地震勘探中的应用研究

4.1 引言

4.2 FSO的基本特性研究

4.2.1 FSO通信的传输特点

4.2.2 FSO通信的应用领域

4.3 基于FSO的无线收发系统设计

4.3.1 对FSO基本指标的确定

4.3.2 小线数据传输FSO系统设计

4.3.3 FSO系统控制电路设计

4.4 结论

第5章地震勘探数据无线传输研究

5.1 引言

5.2 区域地震网络概念

5.3 基于nRF系列芯片技术的传输研究

5.3.1 nRF系列芯片技术特点

5.3.2 基于nRF系列芯片电路试验

5.3.3 nRF905电路结构与工作原理

5.3.4 无线区域网络组成研究

5.4 基于GSM/GPRS及CDMA的无线传输研究

5.5 基于802.1x协议的无线传输研究

5.5.1 WiMAX技术

5.5.2 Wi-Fi技术

5.5.3 Zigbee技术

5.6 结论

第6章地震勘探远程传输初步设想

6.1 引言

6.2 地震勘探数据远程传输

6.2.1 地震勘探数据远程直接传输

6.2.2 地震勘探数据接入传输方式

6.2.3 现有通信网适应未来业务的演化

6.3 CONGN的网络结构

6.3.1 网络地址与业务划分

6.3.2 主要业务的数据格式

6.3.3 CONGN网络的路由组织

6.3.4 业务提供与路由交换过程

6.4 CONGN的部分功能设计与仿真

6.4.1 交换链路的设计与仿真

6.4.2 用户终端模型的设计与仿真

6.5 小结

第7章结论与展望

7.1 本论文的主要贡献

7.2 下一步工作的建议和未来研究方向

致谢

参考文献

已发表的论文、出版的教材及专利

博士期间主持和参加的科研项目

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