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SoPC技术在工程地震仪中的应用研究

杨锐  
【摘要】:上世纪80年代以来,由于工程建设的需要,浅层地震方法得到了迅速发展。浅震勘探折射波法、反射波法常用通道数为24,48,96道勘探,而桩基测试所需道数通常为1,微动测量为3,面波勘探为6-12。针对这种需本文采用CycloneIII代FPGA开发一种SoPC系统----DZG96工程地震仪。它能实现浅层地震波的大动态范围、高精度采集,显示,存储;既能实现96道折射、反射波法勘察,又能实现1道桩基测试或3道微动法勘察,对浅层地震勘探的发展产生积极意义。 DZG96工程地震仪由集中式48道工程地震仪和分布式48道两部分组成。集中式48工程地震仪包括底板、电源板、模拟板、主控板、上位机,分布式48道由4个DZG12串联组成,每个DZG12由电源板、模拟板和主控板三块板组成。现主要讨论集中式48道工程地震仪的模拟板、主控板以及DZG12。 模拟板采用单站12道的设计方案,集中式共四块模拟板,每块由电源模块、主控单元、A/D采集模块、D/A模块、模拟信号放大模块、通道选择模块组成。模拟板到主控的数据传输采用曼彻斯特编码,数据传输速率为34.816Mbps。自主编写了曼彻斯特编码程序,在FPGA中实现数据并串转换,数据帧头添加以及编码发送。 主控板是上位机与采集板之间命令、数据的中转枢纽,处理上位机传来的控制命令,接收采集板的高速信号,接收端使用278.571MHz时钟过采样,曼彻斯特解码程序能够识别数据帧头,将数据解码后存储在SDRAM中,再通过网络发送采集到的数据。涉及的数据传输方式有RS232串口通讯、以太网络接收和发送、LVDS低压差分高速串行传输等。 DZG12的主控板控制模拟板采集信号,发送本站或中继下一级DZG12传来的数据,接收和转发集中式48道传来的控制信息。电源板负责给模拟板和主控板供电。通过以太网络传输数据,两个独立的DM9000A能够自动寻址。


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