一种多功能近震源震动记录系统及其采集记录方法

摘要

本发明公开了一种多功能近震源震动记录系统及其采集记录方法，多功能近震源震动记录系统包括有上位机、多功能近震源震动记录仪器和主动震源，多功能近震源震动记录仪器通过电缆与主动震源连接；多功能近震源震动记录仪器包括有数据整理模块，分别与数据整理模块连接的无线通信模块、GPS模块、时钟芯片、采集参数配置模块、触发信号识别模块和数据采集模块；上位机与无线通信模块进行无线通信连接。本发明满足精确的触发时间记录，具有多种触发方式识别和震动源扫频信号采集功能。

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理勘探领域，具体是一种多功能近震源震动记录系统及其采集记录方法。

背景技术

地球物理勘探通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件，根据探测目标不同主要可分为水利、电力、铁路、桥梁、城建、交通等领域工程地质勘探和石油、煤田、铀矿及地下水等领域资源勘探。

节点式地震勘探仪器由于其结构简单、重量轻便、施工方便等优点，广泛应用于地球物理勘探领域。节点式地震勘探仪器在应用过程中，需要震源配合。在主动源地震勘探中，准确记录震源启动时刻对于后期的数据处理至关重要，需要专门的仪器进行记录。

常用的主动震源有震源车和炸药。震源车的震源启动时刻指示一般为脉冲信号，同时提供扫频信号，为后期数据处理时做相关运算用；使用炸药震源时，启动时刻指示一般为短路信号，同时会结合近场检波器数据进行时刻确认。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多功能近震源震动记录系统及其采集记录方法，满足精确的触发时间记录，具有多种触发方式识别和震动源扫频信号采集功能。

本发明的技术方案为：

一种多功能近震源震动记录系统，包括有上位机、多功能近震源震动记录仪器和主动震源，多功能近震源震动记录仪器通过电缆与主动震源连接；所述的多功能近震源震动记录仪器包括有数据整理模块，分别与数据整理模块连接的无线通信模块、GPS模块、时钟芯片、采集参数配置模块、触发信号识别模块和数据采集模块；所述的上位机与无线通信模块进行无线通信连接，所述的GPS模块接收GPS时间信号和秒脉冲，时钟芯片根据GPS时间信号和秒脉冲校正时钟芯片，所述的采集参数配置模块对于采集参数进行设置，所述的触发信号识别模块对主动震源输入的触发信号进行检测跟识别，所述的数据采集模块用于对地震波数据的采集，所述的数据处理模块将采集到的地震波数据与当前的GPS时间戳一起打包组成数据帧。

所述的时钟芯片为连接于数据整理模块上的恒温晶振时钟，数据整理模块通过GPS模块接收到的GPS秒脉冲校正恒温晶振时钟的频率偏移，获取准确时刻校准RTC实时时钟。

一种多功能近震源震动采集记录方法，具体包括有以下步骤：

(1)、按照作业要求的拓扑结构，将多功能近震源震动记录仪器与主动震源排布好；

(2)、将多功能近震源震动记录仪器上电并与上位机进行无线通讯连接，通过采集参数配置模块配置采集参数；

(3)、多功能近震源震动记录仪器通过GPS模块成功接收到GPS信号后，完成GPS时间锁定及时钟校准，上传基准时间戳；

(4)、主动震源激发，多功能近震源震动记录仪器的触发信号识别模块识别出触发信号，数据采集模块开始采集主动震源给出的扫频信号，并实时上传给上位机；

(5)、上位机接收到有效数据帧后，将有效数据帧绘制并存储。

所述的采集参数包括有采样频率、采样增益、采样时长和滤波器参数。

所述的多功能近震源震动记录仪器的触发信号识别模块识别出触发信号后，数据整理模块保存此时的GPS时刻，并将该GPS时刻上传到上位机，并将数据采集模块在此时刻之后所设置的采样时长内采集的扫频信号上传到上位机。

所述的GPS时间锁定及时钟校准的具体步骤为：通过GPS模块接收到的GPS秒脉冲校正恒温晶振时钟的频率偏移，是在第一个GPS秒脉冲到来时，启动恒温晶振时钟的计时器，在接下来的每个秒脉冲到来时，对计时器值与前一秒脉冲进行比较，对差值进行判断，对恒温晶振时钟进行调整校正。

本发明的优点：

本发明多功能近震源震动记录仪器通过GPS模块接收到的GPS秒脉冲校正恒温晶振时钟的频率偏移，达到时间的高精度；多功能近震源震动记录仪器支持三种触发方式，满足主流的主动震源的触发信号识别；本发明多功能近震源震动记录仪器与上位机进行无线通信连接，在实时采集有效信号的同时，可以远距离的操控仪器，方便施工。

附图说明

图1是本发明多功能近震源震动记录系统的结构图。

图2是本发明多功能近震源震动记录系统的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

见图1和图2，一种多功能近震源震动记录系统，包括有上位机1、多功能近震源震动记录仪器2和主动震源3，多功能近震源震动记录仪器2通过电缆与主动震源3连接；多功能近震源震动记录仪器2包括有数据整理模块21，分别与数据整理模块21连接的无线通信模块22、GPS模块23、恒温晶振时钟24、采集参数配置模块25、触发信号识别模块26和数据采集模块27；上位机1与无线通信模块22进行无线通信连接，GPS模块23接收GPS时间信号和秒脉冲，数据整理模块21通过GPS模块23接收到的GPS秒脉冲校正恒温晶振时钟24的频率偏移，获取准确时刻校准RTC实时时钟，采集参数配置模块25对于采集参数进行设置，触发信号识别模块26对主动震源3输入的触发信号进行检测跟识别，数据采集模块27用于对地震波数据的采集，数据处理模块21将采集到的地震波数据与当前的GPS时间戳一起打包组成数据帧。

一种多功能近震源震动记录系统的采集记录方法，具体包括有以下步骤：

(1)、按照作业要求的拓扑结构，将多功能近震源震动记录仪器2与主动震源3排布好；

(2)、将多功能近震源震动记录仪器2上电并与上位机1进行无线通讯连接，通过采集参数配置模块25配置采集参数，采集参数包括有采样频率、采样增益、采样时长和滤波器参数；

(3)、多功能近震源震动记录仪器通过GPS模块23成功接收到GPS信号后，完成GPS时间锁定及时钟校准，上传基准时间戳；

(4)、主动震源激发，多功能近震源震动记录仪器的触发信号识别模块26识别出触发信号，数据整理模块21保存此时的GPS时刻，并将该GPS时刻上传到上位机1，同时数据采集模块27开始采集主动震源给出的扫频信号，并将数据采集模块27在此时刻之后所设置的采样时长内采集的扫频信号上传到上位机1；

(5)、上位机1接收到有效数据帧后，将有效数据帧绘制并存储。

其中，GPS时间锁定及时钟校准的具体步骤为：

a、多功能近震源震动记录仪器开机后等待GPS秒脉冲到来；

b、第一个GPS秒脉冲到来后，启动恒温晶振时钟24的计数器，该计数器值1微秒加1；

c、每个GPS秒脉冲到来时记录计数器值；若相邻两个秒脉冲计数器值的差大于设置的上限阈值100002，则降低触发恒温晶振时钟24的参考电压，减小时钟频率；若脉冲数小于设置的下限阈值99998，则提高触发恒温晶振时钟24的参考电压，增大时钟频率；

d、当相邻两个秒脉冲计数器值的差在上限阈值和下限阈值范围内后，保持恒温晶振时钟24的参考电压，上传时钟校准完成信息，完成时钟校准功能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。