CN106405635A - 一种多通道数据采集同步系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多通道数据采集同步系统。该系统包括多通道数据采集同步装置(400)，多通道数据采集同步装置(400)包括一个或多个授时子卡(300)；在多通道数据采集同步装置(400)外部设置有恒温装置(500)，以及在授时子卡(300)外设置有保温外壳(600)；保温外壳(600)受控于恒温装置(500)。本发明提供的一种多通道数据采集同步系统可以减少系统工作时对GPS的依赖，有效提高时间的精确度和稳定度；当授时子卡在工作设备作业时，可以有效减小因温度变化导致的时间频率漂移。

Description

一种多通道数据采集同步系统
技术领域
本发明涉及一种数据采集同步技术领域，特别涉及一种多通道数据采集同步系统。
背景技术
海底多分量地震技术利用海底地震仪(OBS,Ocean Bottom Seismograph)探测海洋天然气水合物。将OBS放置在海底接收信号，能够提供丰富的转换横波信息，在海洋天然气水合物的勘探中发挥了重要的作用，受到业界的重视。同样的，海底的金属矿藏和石油资源也可以采用OBS或者海底电磁仪器等设备进行勘探。
无论是海底地震仪还是海底电磁仪器都是采用阵列式采集方法，即同时有很多阵元形成阵列，将各个阵元采集到的数据进行融合处理后形成数据图像。这种方法需要各个阵元之间有较好的时间同步性。由于海底没有GPS信号，各个阵元在海底工作时完全靠阵元内部的时钟来保持同步，因此时钟的精度和稳定度决定了各个阵元的同步性能并进而决定了最后生成的数据图像质量。中国科学院声学研究所提出了一种多通道数据采集同步系统的方案并获得了专利授权(ZL201110448620.8)，目的是将具有高精度高稳定度低功耗的芯片级原子钟应用于多通道的阵列式采集系统中，以解决系统在GPS信号不好的场合应用时多阵元之间同步的问题。该方案同样可以应用于海底地震仪或海底电磁仪器的系统中。另一方面，由于海底地震仪或海底电磁仪器的阵元一般在母船甲板上进行充电和同步，然后再投入海水中直到海底。在烈日暴晒情况下，母船甲板的温度可能高达50-70摄氏度，而海底的温度一般在4摄氏度左右。在此过程中经历的较大温差会导致阵元的时钟产生漂移，从而影响阵元间的同步性。
发明内容
本发明的目的是针对现有的多通道数据采集同步技术中存在的上述缺陷，提出一种多通道数据采集同步系统，以减少系统工作时对GPS的依赖，有效提高时间的精确度和稳定度；当授时子卡在工作设备作业时，可以有效减小因温度变化导致的时间频率漂移。
为实现上述目的，本发明提供了一种多通道数据采集同步系统，该系统包括：多通道数据采集同步装置，多通道数据采集同步装置包括一个或多个授时子卡；在多通道数据采集同步装置外部设置有恒温装置，以及在授时子卡外设置有保温外壳；保温外壳受控于恒温装置。
优选地，恒温装置包括保温部分和控制面板。
优选地，保温部分包括上层外壳、下层外壳和夹层，夹层的两面分别与上层外壳和下层外壳紧密贴合。
优选地，上层外壳和下层外壳的材料为塑料；夹层的材料为酚醛泡沫。
优选地，控制面板包括：开关用于接通和切断电源；显示屏用于显示设定温度值和实时温度值；温度增加按钮用于在当前设定值的基础上增加温度设定值；温度减小按钮用于在当前设定值的基础上减小温度设定值；功能键用于切换温度设定功能和确认温度设定值功能。
优选地，设定温度值的范围为-20℃～20℃。
优选地，保温外壳设置有开口，其由外至内依次包括：金属壳体、外保温部分和内保温部分；其中，金属壳体的开口处由金属封盖密封；内保温部分用于容置授时子卡，其开口处由橡胶塞密封。
优选地，金属壳体的材料为不锈钢；外保温部分的材料为酚醛泡沫；内保温部分为抽成真空的保温结构。
优选地，授时子卡包括：授时子卡外壳、授时子卡接口、接口保护电路、时钟驯服及解码模块、电源及电池管理模块、电池和守时模块。
优选地，多通道数据采集同步装置还包括GPS天线、基地站守时设备和接口设备。
本发明提供的一种多通道数据采集同步系统可以减少系统工作时对GPS的依赖，有效提高时间的精确度和稳定度；当授时子卡在工作设备作业时，可以有效减小因温度变化导致的时间频率漂移。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种多通道数据采集同步系统的结构示意图；
图2为图1中恒温装置的保温部分的局部剖面示意图；
图3为图1中恒温装置的控制面板示意图；
图4为图1中授时子卡的结构示意图；
图5为图1中授时子卡的保温外壳剖面图；
图6为本发明实施例提供的一种多通道数据采集同步系统的使用流程示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明实施例提供的一种多通道数据采集同步系统的结构示意图。如图1所示，该系统包括多通道数据采集同步装置400，多通道数据采集同步装置400包括一个或多个授时子卡300；在多通道数据采集同步装置400外部设置有恒温装置500，以及在授时子卡300外设置有保温外壳600；保温外壳600受控于恒温装置500。
多通道数据采集同步装置400还包括GPS天线102、基地站守时设备100、接口设备200。GPS天线102用于接收GPS时钟信号；基地站守时设备100通过GPS天线102接收GPS时钟信号，并将时钟信号分配成同步的多路时钟信号；接口设备200基地站守时设备100连接，用于将时钟信号分配成多路同步时码信号；授时子卡300安插在接口设备200上，用于将时码信号进行解码，并在工作时同步各工作设备的时间。
工作时，恒温装置500保证多通道数据采集同步系统400同步授时子卡300的环境温度恒定在某一设定温度，例如4℃；多通道数据采集同步系统400的基地站守时设备100通过GPS天线接收GPS时钟信号，通过接口设备200分成多路同步时码信号，对授时子卡300进行充电和同步，等待充电和同步完成之后将授时子卡300从恒温装置500中取出，安装入工作设备如海底地震仪OBS中，对工作设备进行授时，保证多个工作设备阵元的同步。
恒温装置500包括保温部分501和控制面板502。图2为图1中恒温装置的保温部分的局部剖面示意图。如图2所示，保温部分501包括上层外壳5011、下层外壳5013和夹层5012，夹层5012的两面分别与上层外壳5011和下层外壳5013紧密贴合。其中，上层外壳5011和下层外壳5013用于提供多通道数据采集同步系统的恒温空间，上层外壳5011和下层外壳5013的材料可以为塑料；夹层5012用于降低热传导，其材料可以为酚醛泡沫。
图3为图1中恒温装置的控制面板示意图。如图3所示，控制面板502包括：开关5021用于接通和切断电源；显示屏5022用于显示设定温度值和实时温度值；温度增加按钮5023用于在当前设定值的基础上增加温度设定值；温度减小按钮5024用于在当前设定值的基础上减小温度设定值；功能键5025用于切换温度设定功能和确认温度设定值功能。
工作时，按下开关5021使同步系统的恒温装置500接通电源，长时间按住功能键5025进入温度调整功能，利用温度增加按钮5023或温度减小按钮5024使显示屏5022上的数值设定在工作设备作业时的温度，短时间按住功能键完成温度设定，温度的设定范围可以为-20℃～20℃。
图4为图1中授时子卡的结构示意图。如图4所示，授时子卡300包括授时子卡外壳301、授时子卡接口302、接口保护电路303、时钟驯服及解码模块304、电源及电池管理模块305、电池306和守时模块307。授时子卡300的外部设置有保温外壳600。
授时子卡外壳301能够满足一般野外工作防护等级要求的机械外壳。授时子卡接口302采用航天器接口。接口保护电路303用于防止授时子卡300热插拔时产生的损害。守时模块307同步于经时钟驯服及解码模块304解码后的时间信号，当授时子卡300脱离接口设备200后，高稳定度的守时模块307可以继续提供高稳定度的时频信号，使得授时子卡300在24小时内保持时间精度优于1微秒时间。电源及电池管理模块305用于对授时子卡300充放电流程进行控制，并对授时子卡300的电池进行管理，以减小授时子卡功耗。电池306采用适合野外应用的宽温电池。守时模块307为功耗小于200毫瓦的微型原子钟。
图5为图1中授时子卡的保温外壳剖面图。如图5所示，保温外壳600设置有开口，其由外至内依次包括：金属壳体6001、外保温部分6002和内保温部分6003；其中，金属壳体6001的开口处由金属封盖6005密封；内保温部分6003用于容置授时子卡300，其开口处由橡胶塞6004密封。金属壳体6001的材料为不锈钢，外保温部分6002的材料为酚醛泡沫，内保温部分6003为抽成真空的保温结构。
工作时，金属壳体6001用于保护授时子卡，外保温部分6002用于隔热和保护授时子卡，内保温部分6003用于保温授时子卡，橡胶塞6004用于密封内保温部分，金属封盖6005用于密封金属壳体。
图6为本发明实施例提供的一种多通道数据采集同步系统的使用流程示意图。如图6所示，使用流程如下：
S1)按下开关5021，接通同步系统的恒温装置电源；
S2)长按功能键5025，切换到温度设定功能；
S3)调整温度调整按钮5023/5024，使显示屏5022上出现工作设备作业时的温度，例如4℃；
S4)短按功能键5025，完成设定温度；
S5)显示屏5022稳定在设定温度；
S6)供电基地站守时设备100，通过GPS天线102接收GPS信号，并将所述时钟信号分配成同步的多路时钟信号；
S7)供电接口设备200，用于将所述时钟信号分配成多路同步时码信号；
S8)基地站守时设备100维持保持模式24小时；
S9)同步信号到达接口设备200；
S10)同步信号到达授时子卡300；
S11)对同步和充电完成的授时子卡的保温外壳600进行密封。将同步和充电完成的授时子卡300从恒温装置500中取出，用橡胶塞6004和金属封盖6005依次密封保温外壳600的内保温部分和金属壳体，以保证授时子卡从母船甲板到工作设备，如海底地震仪OBS，作业海域不存在较大的温度差。
S12)将授时子卡安装入工作设备中，对工作设备进行授时，保证多个工作设备阵元的同步。
本发明实施例中提供的一种多通道数据采集同步系统可以减少系统工作时对GPS的依赖，有效提高时间的精确度和稳定度；当授时子卡在工作设备作业时，可以有效减小因温度变化导致的时间频率漂移。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多通道数据采集同步系统，包括多通道数据采集同步装置(400)，所述多通道数据采集同步装置(400)包括一个或多个授时子卡(300)；其特征在于，在所述多通道数据采集同步装置(400)外部设置有恒温装置(500)，以及在所述授时子卡(300)外设置有保温外壳(600)；所述保温外壳(600)受控于所述恒温装置(500)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述恒温装置(500)包括保温部分(501)和控制面板(502)。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述保温部分(501)包括上层外壳(5011)、下层外壳(5013)和夹层(5012)，所述夹层(5012)的两面分别与所述上层外壳(5011)和所述下层外壳(5013)紧密贴合。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述上层外壳(5011)和下层外壳(5013)的材料为塑料；所述夹层(5012)的材料为酚醛泡沫。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制面板(502)包括：
开关(5021)，用于接通和切断电源；
显示屏(5022)，用于显示设定温度值和实时温度值；
温度增加按钮(5023)，用于在当前设定值的基础上增加温度设定值；
温度减小按钮(5024)，用于在当前设定值的基础上减小温度设定值；
功能键(5025)，用于切换温度设定功能和确认温度设定值功能。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述设定温度值的范围为-20℃～20℃。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保温外壳(600)设置有开口，其由外至内依次包括：金属壳体(6001)、外保温部分(6002)和内保温部分(6003)；其中，所述金属壳体(6001)的开口处由金属封盖(6005)密封；所述内保温部分(6003)用于容置所述授时子卡(300)，其开口处由橡胶塞(6004)密封。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述金属壳体(6001)的材料为不锈钢；所述外保温部分(6002)的材料为酚醛泡沫；所述内保温部分(6003)为抽成真空的保温结构。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述授时子卡(300)包括：授时子卡外壳(301)、授时子卡接口(302)、接口保护电路(303)、时钟驯服及解码模块(304)、电源及电池管理模块(305)、电池(306)和守时模块(307)。
10.根据权利要求1-9任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述多通道数据采集同步装置(400)还包括GPS天线(102)、基地站守时设备(100)和接口设备(200)。
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