CN103323880B - 一种用于海上工程勘察的水下数据采集传输电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海上工程勘察的水下数据采集传输电路，克服目前海上高分辨率工程调查的地震采集设备分辨率较低的不足，该电路包括：采集处理电路，设置为根据采集指令接收地震反射信号，将所述地震反射信号转换为数字信号并进行滤波；传输电路，设置为将所述滤波后的地震反射信号传输到水上系统，接收水上系统下发的所述采集指令并转发给所述采集处理电路。本申请实施例的水下数据采集传输电路可以同时完成地震反射信号的采集和传输，可以提高地震采集设备的分辨率，实现了高度集成化以及低功耗的设计。

Description

一种用于海上工程勘察的水下数据采集传输电路

技术领域

本发明涉及一种数据采集传输电路，尤其涉及一种用于海上工程勘察的水下数据采集传输电路。

背景技术

随着海洋石油勘探技术逐渐向高精度、高分辨率层次的发展，井场调查，探明浅层地质构造，评估钻井平台分布等一系列新需求对勘察设备提出了更高的要求。

浅层高分辨率地震仪器可提供高分辨率的地震资料，得到更清晰的地下地质构造成像，另外也可应用到海洋地质调查领域，用以探明沿海内陆架、陆坡和深海盆地的海底地形、地貌等特征。

用于海上高分辨率工程调查的地震采集设备，应具有较高横纵向的分辨率，但目前现有设备的分辨率较低，难以符合目前对工程调查的高分辨率需求。

随着海上油气田开发市场的活跃，井场调查的作业量越来越大，对高分辨、高精度工程调查地震设备的需求也越来越多，有必要对海上高分辨工程调查地震设备进行改进研制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服目前海上高分辨率工程调查的地震采集设备分辨率较低的不足。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于海上工程勘察的水下数据采集传输电路，包括：

采集处理电路，设置为根据采集指令接收地震反射信号，将所述地震反射信号转换为数字信号并进行滤波；

传输电路，设置为将所述滤波后的地震反射信号传输到水上系统，接收水上系统下发的所述采集指令并转发给所述采集处理电路。

优选地，所述采集处理电路包括：

增益放大电路，设置为根据所述采集指令接收所述地震反射信号并对所述地震反射信号进行增益放大；

模数转换电路，设置为将经过所述增益放大的地震反射信号转换为数字信号；

数字信号抽取电路，设置为对数字信号的地震反射信号进行采样，获得采样信号；

滤波电路，设置为对所述采样信号进行滤波。

优选地，该采集处理电路包括：RC阻抗网络，连接在一检波器及增益放大电路之间，为所述增益放大电路建立静态工作点，并将所述检波器产生的所述地震反射信号以差模方式接入所述增益放大电路的差分输入端。

优选地，该RC阻抗网络包括：

串联的第二电阻与第三电阻，所述第二电阻的第一端接入所述地震反射信号中的第一信号，第二端与所述第三电阻第一端相连，所述第三电阻第二端连接所述增益放大电路；

串联的第七电阻和第八电阻，所述第七电阻的第一端接入所述地震反射信号中的第二信号，第二端与所述第八电阻第一端相连，所述第八电阻第二端连接所述增益放大电路；

所述第三电阻的第二端与所述第八电阻的第二端之间，连接有电容；

所述第二电阻第二端与所述第七电阻第二端之间，串联有第四电阻与第六电阻，所述第四电阻与第六电阻连接点接地，为所述增益放大电路建立所述静态工作点。

优选地，该RC阻抗网络包括：连接所述第二电阻第一端的第一钳位电路，连接所述第七电阻第一端的第二钳位电路。

优选地，所述第一钳位电路包括串联连接在第一电位与第二电位之间的第一二极管及第二二极管，所述第一二极管与第二二极管的连接点与所述第二电阻第一端连接；

所述第二钳位电路包括串联连接在所述第一电位和第二电位之间的第三二极管及第四二极管，所述第三二极管与第四二极管的连接点与所述第七电阻第一端连接；

所述第一电位高于第二电位。

优选地，该水下数据采集传输电路包括：

选择电路，接收所述水上系统发送的选择信号，根据所述选择信号选择性地将所述地震反射信号或者一自检信号接入到所述采集处理电路；

自检电路，接收所述水上系统发送的自检指令，根据所述自检指令产生所述自检信号；

其中，该采集处理电路将所述自检信号转换为数字信号并进行滤波，所述传输电路将所述滤波后的自检信号传输到所述水上系统。

与现有技术相比，本申请实施例的水下数据采集传输电路可以同时完成地震反射信号的采集和传输，可以提高地震采集设备的分辨率，实现了高度集成化以及低功耗的设计。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本申请实施例的水下数据采集传输电路的构造示意图。

图2为本申请实施例的水下数据采集传输电路中采集处理电路所包含的RC阻抗网络的构造示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征在不相冲突前提下的相互结合，均在本发明的保护范围之内。

如图1所示，本申请实施例的水下数据采集传输电路主要包括采集处理电路10和传输电路20。

采集处理电路10，设置为根据采集指令接收地震反射信号，并对接收到的地震反射信号进行放大，并将放大后的模拟信号的地震反射信号转换为数字信号，对数字的地震反射信号进行滤波，并发送给传输电路20。

传输电路20与采集处理电路10相连，设置为将采集处理电路10采集并滤波后的地震反射信号传输到水上系统，接收水上系统下发的该采集指令，并将该采集指令转发给采集处理电路10。

如图1所示，采集处理电路10包括增益放大电路11、模数转换电路12、数字信号抽取电路13以及滤波电路14。

增益放大电路11，与传输电路20相连，设置为根据采集指令接入地震反射信号，对地震反射信号进行增益放大。

模数转换电路12，与增益放大电路11相连，对经过增益放大的地震反射信号进行模数转换，将模拟化的信号转换为数字信号。

数字信号抽取电路13，与模数转换电路12相连，对数字信号的地震反射信号进行采样，获得24位(bit)采样信号。

滤波电路14，与数字信号抽取电路13及传输电路20相连，对采样信号进行滤波，得到滤波后的地震反射信号并发送给传输电路。

本申请实施例的水下数据采集传输电路20还可以包括选择电路30及自检电路40。如图1所示，该选择电路30与该采集处理电路10中的增益放大电路11相连，该自检电路40与该选择电路30及传输电路20相连。

选择电路30，接收水上系统发送的选择信号，并根据该选择信号选择性地将地震反射信号或者自检信号接入到采集处理电路10中。

自检电路40，接收水上系统发送的自检指令，根据该自检指令产生该自检信号发送给选择电路30。其中，该自检信号比如可以是正弦信号或者模拟脉冲信号。

采集处理电路10根据该自检信号进行自检，将该自检信号转换为数字信号并进行滤波，传输电路20将采集处理电路10滤波后的自检信号传输到水上系统，水上系统根据传输电路20上传的自检信号获知采集处理电路10的工作状态。

本申请的自检电路40，包括数字信号处理芯片以及数字模拟转换芯片。其中数字信号处理芯片在接收到水上系统下发的自检指令时，利用本地的自检算法根据具体测试选项在其TDATA管脚上输出串行数字码流(Test BitStream)并发送给数字模拟转换芯片。当数字模拟转换芯片接收到串行数字码流后，将其转换成模拟正弦信号或模拟脉冲信号并输入到采集处理电路10上。

本申请的实施例中，该选择电路30可以是多路选择器(MUX)。

本申请实施例的水下数据采集传输电路20，其中的采集处理电路10还包括RC阻抗网络。该RC阻抗网络连接在检波器及增益放大电路11之间，为增益放大电路11建立静态工作点，并将检波器产生的地震反射信号以差模方式接入增益放大电路11的差分输入端。

本申请的实施例中，检波器是一种声压传感器，接收外部的压力信号，输出为与压力信号成比例的电压信号。本申请实施例中的地震反射信号，即为检波器所产生的电压信号。

本申请的实施例中，检波器产生的地震反射信号，以差模方式接入增益放大电路11的差分输入端。

如图2所示，该RC阻抗网络包括串联的第二电阻R2与第三电阻R3以及串联的第七电阻R7和第八电阻R8等。

第二电阻R2的第一端接入地震反射信号中的第一信号(图中以SIG1+示出)，第二端与第三电阻R3第一端相连，第三电阻R3第二端连接增益放大电路11。

串联的第七电阻R7和第八电阻R8，第七电阻R7的第一端接入地震反射信号中的第二信号(图中以SIG1-示出)，第二端与第八电阻R8第一端相连，第八电阻R8第二端连接增益放大电路11。

第三电阻R3的第二端与第八电阻R8的第二端之间，连接有电容C5。

第二电阻R2第二端与第七电阻R7第二端之间，串联有第四电阻R4与第六电阻R6，第四电阻R4与第六电阻R6连接点接地(AGND)。第四电阻R4与第六电阻R6为输入共模偏置电阻，可以为增益放大电路11建立静态工作点。

其中，地震反射信号包括上述的第一信号与第二信号。

本申请的实施例中，串联连接的第二电阻R2和第三电阻R3，以及第七电阻R7和第八电阻R8，能有效防止电泳冲击，提高整个电路的稳定性。

如图2所示，该RC阻抗网络中，第二电阻第一端连接有第一钳位电路，第七电阻的第一端连接有第二钳位电路，对RC阻抗网络进行钳位保护，防止雷击等因素导致电压突然升高而烧毁RC阻抗网络等电路。

如图2所示，第一钳位电路包括串联连接在第一电位与第二电位之间的第一二极管D1及第二二极管D2。第二钳位电路包括串联连接在第一电位和第二电位之间的第三二极管D3及第四二极管D4。第一二极管D1与第二二极管D2的连接点与第二电阻R2第一端连接，第三二极管D3与第四二极管D4的连接点与第七电阻R7第一端连接。

其中，第一二极管D1的正极连接第二二极管D2的负极，负极连接第一电位。第二二极管D2的正极连接第二电位。第三二极管D3的正极连接第二电位，负极连接第四二极管D4的正极。第四二极管D4的负极连接第一电位。其中第一电位高于第二电位。

图2中以+2.5VA表示第一电位，以-2.5VA表示第二电位。

传输电路完成系统下发指令的接收和采集数据的发送，和水上主控系统的通讯通过RS85协议实现。具体功能由MAXIM公司的MAX3490E芯片实现，它是一个支持全双工485协议的接口芯片。

本申请的实施例中，传输电路采用差分传输，具有较高的抗干扰能力。本申请的实施例中，传输电路支持总线方式连接，连线方便简单。

本领域的技术人员应该明白，上述的本申请实施例所提供的装置，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上。可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现。从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种用于海上工程勘察的水下数据采集传输电路，包括：

采集处理电路，设置为根据采集指令接收地震反射信号，将所述地震反射信号转换为数字信号并进行滤波；

传输电路，设置为将所述滤波后的地震反射信号传输到水上系统，接收水上系统下发的所述采集指令并转发给所述采集处理电路；

其中，所述采集处理电路包括：

增益放大电路，设置为根据所述采集指令接收所述地震反射信号并对所述地震反射信号进行增益放大；

RC阻抗网络，连接在一检波器及增益放大电路之间，为所述增益放大电路建立静态工作点，并将所述检波器产生的所述地震反射信号以差模方式接入所述增益放大电路的差分输入端；

所述RC阻抗网络包括：

串联的第二电阻与第三电阻，所述第二电阻的第一端接入所述地震反射信号中的第一信号，第二端与所述第三电阻第一端相连，所述第三电阻第二端连接所述增益放大电路；

串联的第七电阻和第八电阻，所述第七电阻的第一端接入所述地震反射信号中的第二信号，第二端与所述第八电阻第一端相连，所述第八电阻第二端连接所述增益放大电路；

所述第三电阻的第二端与所述第八电阻的第二端之间，连接有电容；

所述第二电阻第二端与所述第七电阻第二端之间，串联有第四电阻与第六电阻，所述第四电阻与第六电阻连接点接地，为所述增益放大电路建立所述静态工作点。

2.根据权利要求1所述的水下数据采集传输电路，其中，所述采集处理电路还包括：

模数转换电路，设置为将经过所述增益放大的地震反射信号转换为数字信号；

数字信号抽取电路，设置为对数字信号的地震反射信号进行采样，获得采样信号；

滤波电路，设置为对所述采样信号进行滤波。

3.根据权利要求1所述的水下数据采集传输电路，其中，该RC阻抗网络包括：

连接所述第二电阻第一端的第一钳位电路，连接所述第七电阻第一端的第二钳位电路。

4.根据权利要求3所述的水下数据采集传输电路，其中：

所述第一钳位电路包括串联连接在第一电位与第二电位之间的第一二极管及第二二极管，所述第一二极管与第二二极管的连接点与所述第二电阻第一端连接；

所述第二钳位电路包括串联连接在所述第一电位和第二电位之间的第三二极管及第四二极管，所述第三二极管与第四二极管的连接点与所述第七电阻第一端连接；

所述第一电位高于第二电位。

5.根据权利要求1所述的水下数据采集传输电路，其中，该水下数据采集传输电路包括：

选择电路，接收所述水上系统发送的选择信号，根据所述选择信号选择性地将所述地震反射信号或者一自检信号接入到所述采集处理电路；

自检电路，接收所述水上系统发送的自检指令，根据所述自检指令产生所述自检信号；

其中，该采集处理电路将所述自检信号转换为数字信号并进行滤波，所述传输电路将所述滤波后的自检信号传输到所述水上系统。