CN102761336B - 超高精度模数转换的数据采集站 - Google Patents

超高精度模数转换的数据采集站 Download PDF

Info

Publication number
CN102761336B
CN102761336B CN201210252247.3A CN201210252247A CN102761336B CN 102761336 B CN102761336 B CN 102761336B CN 201210252247 A CN201210252247 A CN 201210252247A CN 102761336 B CN102761336 B CN 102761336B
Authority
CN
China
Prior art keywords
data
atod
conversion unit
analog
conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210252247.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102761336A (zh
Inventor
郭建
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Geology and Geophysics of CAS
Original Assignee
Institute of Geology and Geophysics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Geology and Geophysics of CAS filed Critical Institute of Geology and Geophysics of CAS
Priority to CN201210252247.3A priority Critical patent/CN102761336B/zh
Publication of CN102761336A publication Critical patent/CN102761336A/zh
Priority to PCT/CN2013/000918 priority patent/WO2014012362A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102761336B publication Critical patent/CN102761336B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/18—Automatic control for modifying the range of signals the converter can handle, e.g. gain ranging
    • H03M1/188—Multi-path, i.e. having a separate analogue/digital converter for each possible range
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/22—Transmitting seismic signals to recording or processing apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明涉及一种超高精度模数转换的数据采集站，为解决现有勘探仪器动态范围窄问题，其由五大单元组成：传感器Sensor、模数转换单元AtoD、数据叠加单元SU、控制模块CM和供电电路PM；模数转换单元AtoD的输入端连接传感器Sensor，输出端连接数据叠加单元SU；所述控制模块CM为嵌入式CPU，完成检测和控制模数转换单元AtoD、数据叠加单元SU和供电电路PM的状态；所述供电电路PM为传感器Sensor、模数转换单元AtoD、数据叠加单元SU和控制模块CM提供电源支持。所述数据叠加单元SU可以由多种叠加方式：如低位转换器转换1至24-n位的数据与高位转换器转换的25-n至30位的数据进行叠加。所述n＜16。其具有能提高勘探仪器动态范围，实现超高精度模数转换的优点。

Description

超高精度模数转换的数据采集站
技术领域
本发明涉及地震数据采集站，特别是涉及一种超高精度模数转换的数据采集站。
背景技术
在地质勘探领域，目前勘探仪器中数据采集的模数转换均采用高精度24位专用芯片，主要生产厂家有TI公司和Cirrus Logic公司。由于这些器件本身的噪音和稳定性问题，低位的4位基本是不稳定的，所以可以实现大约20位的有效输出，也就是说目前的地质勘探仪器可以达到120dB左右的动态范围。
在地震勘探中，由于排列不断加长，近炮点和远炮点信号的动态范围已经远远超过120dB，目前仪器的动态范围已经无法满足要求。我们需要发明新技术提高勘探仪器的动态范围。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种能提高勘探仪器动态范围的超高精度模数转换的数据采集站。
为实现上述目的，本发明超高精度模数转换的数据采集站由五大单元组成：传感器Sensor、模数转换单元AtoD(Analog to Digital)、数据叠加单元SU(Sum Unit)、控制模块CM(Control Module)和供电电路PM(Power Module)；模数转换单元AtoD的输入端连接传感器Sensor，输出端连接数据叠加单元SU；所述控制模块CM为嵌入式CPU，完成检测和控制模数转换单元AtoD、数据叠加单元SU和供电电路PM的状态；所述供电电路PM为传感器Sensor、模数转换单元AtoD、数据叠加单元SU和控制模块CM提供电源支持。本发明涉及石油、天然气、煤田及矿产勘探、地质工程勘察、地质灾害监测等方面，是一种检测人工或天然地震信号并将其转换成数字信号的装置，属于地震勘探与地震检测领域。具有能提高勘探仪器动态范围，实现超高精度模数转换的优点。
作为优化，所述模数转换单元AtoD利用两片24位的模数转换器件，采用不同的组合方式，可以实现多种精度的模数转换。
作为优化，所述模数转换单元AtoD由两片24位的模数转换器件ADU(Analog toDigital Unit)组成，其中一片的前放增益设置为36dB，低位转换器转换1至24位的数据；另一片的前放增益设置为0dB，作为高位转换器转换25至30位的数据。所述1至24位为低位数据，25至30位为高位数据。目前数字地震仪器常用的模数转换精度均为24位，但在很多使用环境下，我们需要超过24位的模数转换器件，本发明装置利用两片24位的模数转换器件，实现了30位模数转换的高动态范围采集。
作为优化，所述数据叠加单元SU把模数转换单元AtoD的1至24位低位数据和25至30位高位数据进行叠加合成。
作为优化，设S1为1至24位为低端数据，S2为25至30位为高端数据，则合成公式后的数据S为：S＝S1+S2×224。合成后的数据为30位二进制数据。
作为优化，所述模数转换单元AtoD和数据叠加单元SU利用两片24位的模数转换器件ADU，实现了30位的超高精度模数转换。本发明可以用于任何需要超高精度模数转换的数据采集。
作为优化，所述数据叠加单元SU可以由多种叠加方式：如低位转换器转换1至24-n位的数据与高位转换器转换的25-n至30位的数据进行叠加。
作为优化，所述n＜16。选择n＜16是考虑到模数转换器件的最后4位不稳定性。
作为优化，所述传感器Sensor可以是MEMS传感器、动圈式检波器等地震检波器。
作为优化，为了容易说明，我们把数据叠加单元SU单独列出，在实际电路中，数据叠加单元SU的功能可以由控制模块CM完成。
采用上述技术方案后，本发明超高精度模数转换的数据采集站具有能提高勘探仪器动态范围，实现超高精度模数转换的优点。
附图说明
图1是本发明超高精度模数转换的数据采集站原理框图；
图2是本发明超高精度模数转换的数据采集站两个模数转换器件ADU转换的低位数据和高位数据叠加合成示意图。
具体实施方式
在地质勘探领域，目前勘探仪器中数据采集的模数转换均采用高精度24位专用芯片。由于这些器件本身的噪音和稳定性问题，低位的4位基本是不稳定的，所以可以实现大约20位的有效输出，也就是说目前的地质勘探仪器可以达到120dB左右的动态范围。在地震勘探中，由于排列不断加长，近炮点和远炮点信号的动态范围已经远远超过120dB，目前仪器的动态范围已经无法满足要求。我们需要发明新技术提高勘探仪器的动态范围。
参见图1，本发明装置超高精度模数转换的数据采集站由五大单元组成：包括传感器Sensor、模数转换单元AtoD(Analogy to Digital)、数据叠加单元SU(Sum Unit)、控制模块CM(Control Module)和供电电路PM(Power Module)。
本发明超高精度模数转换的数据采集站利用两片24位的模数转换器件ADU(Analog toDigital Unit)，实现了30位的超高精度模数转换。本方法可以用于任何需要超高精度模数转换的数据采集。
本发明的超高精度模数转换的数据采集站中的模数转换单元AtoD由两片24位的模数转换器件ADU组成，其中一片的前放增益设置为36dB，作为低位转换器转换1至24位的数据。另一片的前放增益设置为0dB，作为高位转换器转换25至30位的数据。所述1至24位为低位数据，25至30位为高位数据。模数转换单元AtoD的输入端连接传感器Sensor，输出端连接数据叠加单元SU。模数转换器件ADU可以采用Cirrus Logic公司的A/D转换套件CS3301A/CS3302A、CS5373A和CS5378或TI公司的AD1282芯片，这两种芯片均为地震勘探专用芯片，广泛应用于地震勘探仪器。
本发明的超高精度模数转换的数据采集站中的数据叠加单元SU把模数转换单元AtoD的1至24位低位数据和25至30位高位数据进行叠加合成(见图2)。设S1为1至24位为低端数据，S2为25至30位为高端数据，则合成公式后的数据S为：S＝S1+S2×224。
合成后的数据为30位二进制数据。为了容易说明，我们把数据叠加单元SU单独列出，在实际电路中，数据叠加单元SU的功能可以由控制模块CM完成。
本发明超高精度模数转换的数据采集站中的数据叠加单元SU可以由多种叠加方式：如低位转换器转换1至24-n位的数据与高位转换器转换的25-n至30位的数据进行叠加(n＜16)，选择n＜16是考虑到模数转换器件的最后4位不稳定性。
本发明的超高精度模数转换的数据采集站中的控制模块CM为嵌入式CPU，完成检测和控制模数转换单元AtoD、数据叠加单元SU和供电电路PM的状态。
本发明的超高精度模数转换的数据采集站中的供电电路PM为传感器Sensor、模数转换单元AtoD、数据叠加单元SU和控制模块CM提供电源支持。
本发明的超高精度模数转换的数据采集站中的传感器Sensor可以是MEMS传感器、动圈式检波器等地震检波器。
本发明的超高精度模数转换的数据采集站中的模数转换单元AtoD利用两片24位的模数转换器件ADU，采用不同的组合方式，可以实现多种精度的模数转换。

Claims (6)

1.一种超高精度模数转换的数据采集站，其特征在于由五大单元组成：传感器Sensor、模数转换单元AtoD、数据叠加单元SU、控制模块CM和供电电路PM；模数转换单元AtoD的输入端连接传感器Sensor，输出端连接数据叠加单元SU；所述控制模块CM为嵌入式CPU，完成检测和控制模数转换单元AtoD、数据叠加单元SU和供电电路PM的状态；所述供电电路PM为传感器Sensor、模数转换单元AtoD、数据叠加单元SU和控制模块CM提供电源支持；
所述模数转换单元AtoD利用两片24位的模数转换器件，采用不同的组合方式，实现多种精度的模数转换；
所述模数转换单元AtoD由两片24位的模数转换器件ADU组成，其中一片的前放增益设置为36dB，作为低位转换器转换1至24位的数据；另一片的前放增益设置为0dB，作为高位转换器转换25至30位的数据；所述1至24位为低位数据，25至30位为高位数据；
所述数据叠加单元SU把模数转换单元AtoD的1至24位低位数据和25至30位高位数据进行叠加合成；
设S1为1至24位为低端数据，S2为25至30位为高端数据，则合成公式后的数据S为：S＝S1+S2×224，合成后的数据为30位二进制数据。
2.根据权利要求1采集站，其特征在于所述模数转换单元AtoD和数据叠加单元SU利用两片24位的模数转换器件ADU，实现了30位的超高精度模数转换。
3.根据权利要求1采集站，其特征在于所述数据叠加单元SU的叠加方式：低位转换器转换1至24-n位的数据与高位转换器转换的25-n至30位的数据进行叠加。
4.根据权利要求3采集站，其特征在于所述n＜16。
5.根据权利要求1或者2或者3或者4采集站，其特征在于所述传感器Sensor是MEMS传感器或动圈式检波器。
6.根据权利要求1或者2或者3或者4采集站，其特征在于在实际电路中，数据叠加单元SU的功能由控制模块CM完成。
CN201210252247.3A 2012-07-20 2012-07-20 超高精度模数转换的数据采集站 Expired - Fee Related CN102761336B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210252247.3A CN102761336B (zh) 2012-07-20 2012-07-20 超高精度模数转换的数据采集站
PCT/CN2013/000918 WO2014012362A1 (zh) 2012-07-20 2013-08-06 超高精度模数转换的数据采集站

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210252247.3A CN102761336B (zh) 2012-07-20 2012-07-20 超高精度模数转换的数据采集站

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102761336A CN102761336A (zh) 2012-10-31
CN102761336B true CN102761336B (zh) 2015-09-16

Family

ID=47055669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210252247.3A Expired - Fee Related CN102761336B (zh) 2012-07-20 2012-07-20 超高精度模数转换的数据采集站

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN102761336B (zh)
WO (1) WO2014012362A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102761336B (zh) * 2012-07-20 2015-09-16 中国科学院地质与地球物理研究所 超高精度模数转换的数据采集站
CN113285715A (zh) * 2021-04-29 2021-08-20 中震华创(深圳)技术有限公司 一种30位高动态范围数据采集器
US20230194742A1 (en) * 2021-12-16 2023-06-22 Pgs Geophysical As Seismic Data Acquisition with Extended Dynamic Range

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4152691A (en) * 1972-08-21 1979-05-01 Texas Instruments Incorporated Seismic recording method using separate recording units for each group
US5006851A (en) * 1988-07-18 1991-04-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Analog-to-digital converting system
CN201740874U (zh) * 2010-06-11 2011-02-09 国家海洋局第一海洋研究所 高分辨率数字采集单元

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05343993A (ja) * 1992-06-09 1993-12-24 Hitachi Shonan Denshi Co Ltd Ａ／ｄ変換装置
CN102761336B (zh) * 2012-07-20 2015-09-16 中国科学院地质与地球物理研究所 超高精度模数转换的数据采集站

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4152691A (en) * 1972-08-21 1979-05-01 Texas Instruments Incorporated Seismic recording method using separate recording units for each group
US5006851A (en) * 1988-07-18 1991-04-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Analog-to-digital converting system
CN201740874U (zh) * 2010-06-11 2011-02-09 国家海洋局第一海洋研究所 高分辨率数字采集单元

Also Published As

Publication number Publication date
CN102761336A (zh) 2012-10-31
WO2014012362A1 (zh) 2014-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101260976B (zh) 一种管道泄漏检测系统
CN102403938B (zh) 基于单fpga的旋转变压器解码处理装置和方法
CN103513273B (zh) 陆用四分量数字地震检波器
CN102628960B (zh) 速度和加速度双参数数字地震检波器
CN102761336B (zh) 超高精度模数转换的数据采集站
CN203101659U (zh) 天然电场多路同时采测物探仪
CN201740874U (zh) 高分辨率数字采集单元
CN204086568U (zh) 一种超高密度电法数据采集装置
WO2021035896A1 (zh) 一种海洋地震数据采集控制装置
CN103149593A (zh) 一种解决天然电场物探仪的场源稳定性的方法及装置
CN205120978U (zh) 一种具有硬地表快速检测功能的耦合检波器
CN202435329U (zh) 基于单fpga的旋转变压器解码处理装置
Gao et al. Design of distributed three component seismic data acquisition system based on LoRa wireless communication technology
CN203909309U (zh) 用于采集井下三分量地震波的装置
CN102296582A (zh) 具备定位功能的原位测试采集仪及其定位方法
CN103837887A (zh) 一种高动态范围地震信号分级采集方法及系统
CN204287500U (zh) 一种带有远程监控的32位无缆地震仪
CN103777246B (zh) 地震勘探仪器与vsp测井仪器共源接收系统
CN204515159U (zh) 海洋地震勘探仪数据采集节点多通道数据采集装置
CN210666043U (zh) 一种海洋地震数据采集控制装置
CN202171502U (zh) 一种地质灾害监测专用振动、倾斜传感器
CN103278853A (zh) 一种单通道大地电场仪
CN106772558A (zh) 一种海底地震监测系统
CN202453510U (zh) 一种检波测试系统
CN204613419U (zh) 矿井水文地质隐蔽灾害探测仪

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150916

Termination date: 20190720

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee