地球物理采集節(jié)點設備的設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著地球物理勘探技術的不斷發(fā)展，探測設備的器件正向著更高精度的ADC、處理能力更強的CPU、以及更加先進的傳感器的方向升級換代，以采集到更高保真、更豐富、更清晰的地震數(shù)據(jù)。然而當前采集設備體積龐大，在探測大范圍地理區(qū)域時，傳輸電纜長度受到距離的限制、不能實時處理和保存數(shù)據(jù)、時鐘同步難度大。本文提出一種分布式探測方案，利用GPS的精準授時信號同步各節(jié)點設備的時鐘，構成一個探測網(wǎng)絡。把GPS、ARM、FPGA、ADC集成到一個板子上，組成一

2、個獨立的探測節(jié)點，縮小了設備體積以便攜帶。節(jié)點設備使用內(nèi)部電源供電以脫離電纜長度的限制，同時使用強大的CPU對數(shù)據(jù)進行實時處理并存儲在內(nèi)部存儲器中。
　　本論文共分為六個部分:
　　第一章簡單介紹了當前地球物理采集設備現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，接著研究了GPS精準授時在地球物理探測中的應用及相關的技術。
　　第二章主要介紹了地球物理節(jié)點設備的總體設計結構，包括硬件電路的數(shù)據(jù)傳輸流程設計、硬件電路的PCB元件布置方案，F(xiàn)PGA部

3、分采集數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)封包邏輯總體設計，ARM部分采集數(shù)據(jù)解析與同步時鐘對齊分析程序總體設計。
　　第三章詳細介紹了地球物理節(jié)點設備硬件電路的設計，包括電源部分的供電電源設計與器件選型，數(shù)據(jù)采集處理的詳細電路設計與相關器件介紹，數(shù)據(jù)存儲分析電路的詳細設計與相關器件介紹，接著介紹了本論文設計采用的ADC采集芯片，最后介紹了模擬信號源的相關設計。
　　第四章首先從FPGA的硬件描述語言(verilog)進行介紹同時講述了FPGA的仿

4、真工具與開發(fā)環(huán)境，接著介紹了ADC控制器的邏輯設計，GPS數(shù)據(jù)采集的邏輯設計與GPS的授時信號及數(shù)據(jù)匯總模塊的邏輯設計，最后介紹了雙RAM乒乓操作的邏輯設計。
　　第五章介紹了linux嵌入式系統(tǒng)的相關背景以及針對本論文所設計系統(tǒng)編譯Uboot、內(nèi)核kernel與linux文件系統(tǒng)，隨后介紹了根據(jù)FPGA與ARM進行通訊所必要的數(shù)據(jù)采集接口設計，以及采集到的原始數(shù)據(jù)文件的轉換與轉換之后的數(shù)據(jù)基于GPS授時信號的合并處理，最后介紹系