无线遥测48道高分辨率浅层数字地震仪的研制

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。
　　 本文结合传统遥测地震仪的各种优势，采用分布式遥测的设计思想来实现整个数据采集系统，兼顾分支采集站和控制主机相互独立设计的研究路线。设计主要以射频技术组建无线数据传输网络为核心，设计集成可编程放大器、可调截止频率高切、低切滤波器及陷波器、信号选择分配单元、多种采样率可选的24 位分辨率ADC的多道可动态配置信号采集处理模块，并充分利用ARM 体系硬件资源的各种通用系统外设加载硬实时操作系统Windows CE 构建便携式系统主机，同时为满足主机功能的高度兼容性，设计USB 转无线转接卡以兼容各类系统的PC 机。并开发两套实时、高效的集控制、采集、传输、处理、实时显示为一体的兼容桌面Windows和Windows CE系统的控制软件。最终实现一台无线遥测式、便携、低功耗、同步精度高的高频分辨率地震数据采集系统。
　　 论文主要取得了以下几个创新点：设计完成了单板集成四道的干扰小、同步精度高、可远程动态配置的前置信号处理模块；利用nRF24L01 组成了一个抗干扰能力强、实时高效、传输数据量大的无线数据传输网络；针对ARM9 处理器集成多种通用外设的优势设计了高性能的地震仪主机及相关操作软件；整个地震数据采集系统的低功耗、便携式设计思想进一步提高了地震勘探的整体效率是论文又一大创新点。