CN203012150U - 一种用于地球物理勘探的电光数据转换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于地球物理勘探的电光数据转换装置，克服目前地震勘探采集设备中前导段与主控系统之间的光纤接头加工难度较大以及降低设备稳定性和可靠性的不足，该装置包括：电信号接收电路，接收所述主控系统下发电信号的下行命令；光电信号转换电路，将所述电信号的下行命令并转换为光信号的下行命令发送给所述前导段，将所述前导段发送的光信号的上行数据转换为电信号的上行数据；电信号发送电路，将所述电信号的上行数据发送给所述主控系统。本申请的实施例在光电信号转换器和预加重、均衡芯片之间使用匹配网络进行电平匹配。
Description
技术领域
本实用新型涉及地球物理勘探领域，尤其涉及用于地球物理勘探的电光数据转换装置。
背景技术
地震数据采集系统是地震勘探中的关键设备之一。地震勘探作业要求不失真的接收记录地震波，因此地震数据采集系统必须具有大动态范围、低噪音、低漂移、宽频带和压制干扰波等能力。
随着地震勘探技术的不断发展，地震勘探采集设备所需传输的地震采集数据量不断增大，对传输的稳定性和可靠性的要求也不断提升。地震勘探采集设备中前导段与主控系统之间通常采用光纤进行数据传输。
然而在生产实践中，发现光纤连接环节的加工较为困难，生产成本较高。光纤本身也较为脆弱，具有易损坏的不足，加大了布线难度，降低了设备的稳定性和可靠性。而且，在地震勘探生产中，光纤接头易脏以及光纤对接不可靠也容易引发数据传输故障，降低了地震采集系统工作效率。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服目前地震勘探采集设备中前导段与主控系统之间的光纤接头加工难度较大以及降低设备稳定性和可靠性的不足。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于地球物理勘探的电光数据转换装置，连接在主控系统与前导段之间，该装置包括：
电信号接收电路(11)，接收所述主控系统下发电信号的下行命令；
光电信号转换电路(16)，将所述电信号的下行命令并转换为光信号的下行命令发送给所述前导段，将所述前导段发送的光信号的上行数据转换为电信号的上行数据；
电信号发送电路(12)，将所述电信号的上行数据发送给所述主控系统；
第一匹配网络(13)，对所述电信号接收电路(11)的输出电平与光电信号转换电路(16)的输入电平进行匹配；
第二匹配网络(14)，对所述光电信号转换电路(16)的输出电平与电信号发送电路(12)的输入电平进行匹配。
优选地，所述电信号接收电路(11)包括电信号接收芯片(91)、下行第一电阻R91、下行第二电阻R92、下行第三电阻R93、下行第四电阻R94、下行第五电阻R95、下行第六电阻R96、下行第一电容C91以及下行第二电容C92，其中：
所述下行第一电阻R91、下行第一电容C91以及下行第五电阻R95串联连接在所述主控系统的下行第一输出端与所述电信号接收芯片(91)的下行信号正端口之间；
所述下行第二电阻R92、下行第二电容C92以及下行第六电阻R96串联连接在所述主控系统的下行第二输出端与所述电信号接收芯片(91)的下行信号负端口之间；
所述下行第三电阻R93的第一端连接在所述下行第一电阻R91与下行第一电容C91之间的电路上，第二端接地；
所述下行第四电阻R94的第一端连接在所述下行第二电阻R92与下行第二电容C92之间的电路上，第二端接地。
优选地，所述电信号发送电路(12)包括电信号接收芯片(92)、上行第一电阻R81以及上行第二电阻R82，其中：
所述电信号接收芯片(92)的上行第一输出端连接所述主控系统的上行第一输入端以及所述上行第一电阻R81的第一端；
所述电信号接收芯片(92)的上行信号负端口连接所述主控系统的上行第二输入端以及所述上行第二电阻R82的第一端；
所述上行第一电阻R81的第二端以及上行第二电阻R82的第二端接地。
优选地，所述光电信号转换电路(16)上包含有与所述第一匹配网络(13)相连的下行正端口X1和下行负端口X2，以及与所述第二匹配网络(14)14的上行正端口S1和上行负端口S2。
优选地，所述第一匹配网络(13)包括下行第一匹配电阻R31、下行第二匹配电阻R32、下行第三匹配电阻R33、下行匹配电容C31以及下行匹配二极管D31，其中：
所述下行第一匹配电阻R31第一端与所述光电信号转换电路(16)的下行负端口X2连接，第二端与所述下行匹配电容C31的第一端以及所述下行匹配二极管D31的负极连接；
所述下行匹配电容C31的第二端接地；
所述下行匹配二极管D31的正极接地；
所述下行第二匹配电阻R32的第一端与所述光电信号转换电路(16)的下行正端口X1连接，第二端与所述下行匹配电容C31的第一端以及所述下行第三匹配电阻R33的第一端连接；
所述下行第三匹配电阻R33的第二端接地。
优选地，所述第一匹配网络(13)将低压正发射极耦合逻辑标准的电信号匹配成正射极耦合逻辑标准的电信号。
优选地，所述第二匹配网络(14)包括上行第一匹配电阻R61、上行第二匹配电阻R62、上行第三匹配电阻R63以及上行第四匹配电阻R64，其中：
所述上行第一匹配电阻R61的第一端与所述光电信号转换电路(16)的上行正端口S1连接，第二端与所述电信号发送电路(12)连接；
所述上行第三匹配电阻R63的第一端与所述上行第一匹配电阻R61的第一端连接，第二端接地；
所述上行第二匹配电阻R62的第一端与所述光电信号转换电路(16)的上行负端口S2连接，第二端与所述电信号发送电路(12)连接；
所述上行第四匹配电阻R64的第一端与所述上行第二匹配电阻R62的第一端连接，第二端接地。
优选地，所述第二匹配网络(14)将正射极耦合逻辑标准的电信号匹配为低压正发射极耦合逻辑标准的电信号。
优选地，该装置包括：
第一电源处理电路，将输入电源的电压转换为第一电压输出给所述光电信号转换电路和电信号接收电路。
优选地，该装置包括：
第二电源处理电路，将输入电源的电压转换为第二电压输出给所述电信号发送电路。
与现有技术相比，本申请的实施例在地震采集设备前导段和主控系统之间使用电信号传输地震采集数据，从而降低了此环节设备的加工难度，提高了地震采集数据传输的稳定性和可靠性。本申请的实施例中，电信号传输采用预加重-均衡技术，提高了传输速度。本申请的实施例在光电信号转换器和预加重、均衡芯片之间使用匹配网络进行电平匹配。
附图说明
图1为本申请实施例的电光数据转换装置的构造示意图。
图2为本申请实施例电光数据转换装置中光电信号转换电路的构造示意图。
图3为本申请实施例电光数据转换装置中电信号接收电路的构造示意图。
图4为本申请实施例电光数据转换装置中电信号发送电路的构造示意图。
图5为本申请实施例电光数据转换装置中第一匹配网络的构造示意图。
图6为本申请实施例电光数据转换装置中第二匹配网络的构造示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型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，均在本实用新型的保护范围之内。
如图1所示，本申请实施例的电光数据转换装置10连接在主控系统20和前导段30之间，其与主控系统20之间采用电缆连接，与前导段30之间采用光纤连接。
如图1所示，本申请实施例的电光数据转换装置10主要包括电信号接收电路11、电信号发送电路12、光电信号转换电路16、匹配在电信号接收电路11与光电信号转换电路16之间的第一匹配网络13以及匹配在电信号发送电路12与光电信号转换电路16之间的第二匹配网络14。
电信号接收电路11，与主控系统20通过电缆连接，接收主控系统下发的命令，将主控系统下发的命令发送给第一匹配网络13进行信号匹配。
电信号发送电路12，与主控系统20通过电缆连接，将经过第二匹配网络14信号匹配的上行数据通过电缆发送给主控系统20。
第一匹配网络13，对电信号接收电路11的输出电平与光电信号转换电路16的输入电平进行匹配。
第二匹配网络14，对光电信号转换电路16的输出电平与电信号发送电路12的输入电平进行匹配。
光电信号转换电路16，接收电信号的下行命令并转换为光信号的下行命令发送给前导段30；接收前导段30上的光信号的上行数据，将接收的光信号的上行数据并转换为电信号的上行数据发送给第二匹配网络14。
如图2所示，光电信号转换电路16上包含有与第一匹配网络13相连的下行正端口X1和下行负端口X2，以及与第二匹配网络14相连的上行正端口S1和上行负端口S2。
本申请的实施例中，光电信号转换电路16采用的是安捷伦公司生产的光电信号转换器HFCT-5208，负责光电信号转换。
如图3所示，电信号接收电路11包括电信号接收芯片91(本申请实施例选用的是国家半导体公司生产的信号接收芯片clc012)，其对接收的电信号进行均衡处理。
如图3所示，电信号接收电路11还包括下行第一电阻R91、下行第二电阻R92、下行第三电阻R93、下行第四电阻R94、下行第五电阻R95、下行第六电阻R96、下行第一电容C91以及下行第二电容C92。
下行第一电阻R91、下行第一电容C91以及下行第五电阻R95串联连接在主控系统20下行第一输出端与电信号接收芯片91下行信号正端口(+)之间。下行第二电阻R92、下行第二电容C92以及下行第六电阻R96串联连接在主控系统20下行第二输出端与电信号接收芯片91下行信号负端口(-)之间。下行第三电阻R93第一端连接在下行第一电阻R91与下行第一电容C91之间的电路上，第二端接地(GND)。下行第四电阻R94第一端连接在下行第二电阻R92与下行第二电容C92之间的电路上，第二端接地。
主控系统20下传的命令信号，其为245Mbps的低压正发射极耦合逻辑(LVPECL)高速电信号。经电信号接收芯片91的均衡处理后再输出。如图3所示，主控系统20下传的电信号由下行第一电阻R91以及下行第二电阻R92等接入电信号接收芯片91，再由电信号接收芯片91下行正输出端(DO+)及下行负输出端(DO-)输出。其中下行第一电阻R91、下行第三电阻R93和下行第二电阻R92、下行第四电阻R94实现终端匹配，消除信号反射，下行第一电容C91及下行第二电容C92去除信号中的直流分量。
如图4所示，电信号发送电路12包括电信号发送芯片92，本申请的实施例选用国家半导体公司生产的信号发送芯片clc001。其对上行电信号进行预加重处理。从光电信号转换电路上行的地震数据信号经电信号发送电路12发送至主控系统20。
如图4所示，电信号发送电路12还包括上行第一电阻R81以及上行第二电阻R82，实现电路始端匹配。电信号发送芯片92的上行第一输出端连接主控系统20上行第一输入端以及上行第一电阻R81的第一端。电信号发送芯片92的上行信号负端口连接主控系统20上行第二输入端以及上行第二电阻R82的第一端。上行第一电阻R81的第二端以及上行第二电阻R82的第二端均接地(GND)。
如图5所示，第一匹配网络13主要包括下行第一匹配电阻R31、下行第二匹配电阻R32、下行第三匹配电阻R33、下行匹配电容C31以及下行匹配二极管D31。
下行第一匹配电阻R31第一端与光电信号转换电路16的下行负端口X2连接，第二端与下行匹配电容C31的第一端以及下行匹配二极管D31的负极连接。
下行匹配电容C31的第二端接地。下行匹配二极管D31的正极接地。
下行第二匹配电阻R32的第一端与光电信号转换电路16下行正端口X1连接，第二端与下行匹配电容C31的第一端以及下行第三匹配电阻R33的第一端连接。下行第三匹配电阻R33的第二端接地。
本申请的实施例中，电信号接收电路11输出的是低压正发射极耦合逻辑(LVPECL)标准的电信号，光电信号转换电路16输入的是正射极耦合逻辑(PECL)标准的电信号。第一匹配网络13将LVPECL标准的电信号匹配成PECL标准的电信号进行匹配处理。
如图5所示，本申请的实施例中，下行匹配二极管D31和下行第三匹配电阻R33组合实现输出信号的电压上拉。下行第一匹配电阻R31和下行第二匹配电阻R32进行分压处理，从而实现LVPECL标准到PECL标准的转变。下行匹配电容C31是旁路电容。
本申请的实施例中，电信号接收芯片91下行正输出端(DO+)与下行第二匹配电阻R32的第一端连接，下行负输出端(DO-)与下行第一匹配电阻R31的第一端连接。
如图6所示，第二匹配网络14主要包括上行第一匹配电阻R61、上行第二匹配电阻R62、上行第三匹配电阻R63以及上行第四匹配电阻R64。
上行第一匹配电阻R61的第一端与光电信号转换电路16的上行正端口S1连接，第二端与电信号发送电路12的上行信号正端口连接。上行第三匹配电阻R63的第一端与上行第一匹配电阻R61的第一端连接，第二端接地。
上行第二匹配电阻R62的第一端与光电信号转换电路16的上行负端口S2连接，第二端与电信号发送电路12的上行信号负端口连接。上行第四匹配电阻R64的第一端与上行第二匹配电阻R62的第一端连接，第二端接地。
本申请的实施例中，光电信号转换电路16输出的是PECL标准信号，电信号发送电路输入的是LVPECL标准信号，第二匹配网络14将PECL标准的电信号匹配为LVPECL标准的电信号。上行第一匹配电阻R61与上行第三匹配电阻R63，以及上行第二匹配电阻R62与上行第四匹配电阻R6分别实现两路信号的信号标准转换。
本申请的实施例包含第一电源处理电路和第二电源处理电路，第一电源处理电路将输入电源的电压转换为第一电压输出给光电信号转换电路和电信号接收电路，第二电源处理电路将输入电源的电压转换为第二电压输出给电信号发送电路，分别为上述电路提供稳定的电源。本申请的实施例中，该第一电压为5V，第二电压为3.3V。
本申请的实施例与主控系统之间使用电缆对下行命令以及上行数据进行电信号传输，避免了在此环节使用加工难度较大的光纤接头，提高了系统的稳定性和可靠性，降低了作业难度，提高了作业效率。
虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型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，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种用于地球物理勘探的电光数据转换装置，连接在主控系统与前导段之间，其特征在于，该装置包括：
电信号接收电路(11)，接收所述主控系统下发电信号的下行命令；
光电信号转换电路(16)，将所述电信号的下行命令并转换为光信号的下行命令发送给所述前导段，将所述前导段发送的光信号的上行数据转换为电信号的上行数据；
电信号发送电路(12)，将所述电信号的上行数据发送给所述主控系统；
第一匹配网络(13)，对所述电信号接收电路(11)的输出电平与光电信号转换电路(16)的输入电平进行匹配；
第二匹配网络(14)，对所述光电信号转换电路(16)的输出电平与电信号发送电路(12)的输入电平进行匹配。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电信号接收电路(11)包括电信号接收芯片(91)、下行第一电阻R91、下行第二电阻R92、下行第三电阻R93、下行第四电阻R94、下行第五电阻R95、下行第六电阻R96、下行第一电容C91以及下行第二电容C92，其中：
所述下行第一电阻R91、下行第一电容C91以及下行第五电阻R95串联连接在所述主控系统的下行第一输出端与所述电信号接收芯片(91)的下行信号正端口之间；
所述下行第二电阻R92、下行第二电容C92以及下行第六电阻R96串联连接在所述主控系统的下行第二输出端与所述电信号接收芯片(91)的下行信号负端口之间；
所述下行第三电阻R93的第一端连接在所述下行第一电阻R91与下行第一电容C91之间的电路上，第二端接地；
所述下行第四电阻R94的第一端连接在所述下行第二电阻R92与下行第二电容C92之间的电路上，第二端接地。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电信号发送电路(12)包括电信号接收芯片(92)、上行第一电阻R81以及上行第二电阻R82，其中：
所述电信号接收芯片(92)的上行第一输出端连接所述主控系统的上行第一输入端以及所述上行第一电阻R81的第一端；
所述电信号接收芯片(92)的上行信号负端口连接所述主控系统的上行第二输入端以及所述上行第二电阻R82的第一端；
所述上行第一电阻R81的第二端以及上行第二电阻R82的第二端接地。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述光电信号转换电路(16)上包含有与所述第一匹配网络(13)相连的下行正端口X1和下行负端口X2，以及与所述第二匹配网络(14)14的上行正端口S1和上行负端口S2。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一匹配网络(13)包括下行第一匹配电阻R31、下行第二匹配电阻R32、下行第三匹配电阻R33、下行匹配电容C31以及下行匹配二极管D31，其中：
所述下行第一匹配电阻R31第一端与所述光电信号转换电路(16)的下行负端口X2连接，第二端与所述下行匹配电容C31的第一端以及所述下行匹配二极管D31的负极连接；
所述下行匹配电容C31的第二端接地；
所述下行匹配二极管D31的正极接地；
所述下行第二匹配电阻R32的第一端与所述光电信号转换电路(16)的下行正端口X1连接，第二端与所述下行匹配电容C31的第一端以及所述下行第三匹配电阻R33的第一端连接；
所述下行第三匹配电阻R33的第二端接地。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：
所述第一匹配网络(13)将低压正发射极耦合逻辑标准的电信号匹配成正射极耦合逻辑标准的电信号。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二匹配网络(14)包括上行第一匹配电阻R61、上行第二匹配电阻R62、上行第三匹配电阻R63以及上行第四匹配电阻R64，其中：
所述上行第一匹配电阻R61的第一端与所述光电信号转换电路(16)的上行正端口S1连接，第二端与所述电信号发送电路(12)连接；
所述上行第三匹配电阻R63的第一端与所述上行第一匹配电阻R61的第一端连接，第二端接地；
所述上行第二匹配电阻R62的第一端与所述光电信号转换电路(16)的上行负端口S2连接，第二端与所述电信号发送电路(12)连接；
所述上行第四匹配电阻R64的第一端与所述上行第二匹配电阻R62的第一端连接，第二端接地。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：
所述第二匹配网络(14)将正射极耦合逻辑标准的电信号匹配为低压正发射极耦合逻辑标准的电信号。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置包括：
第一电源处理电路，将输入电源的电压转换为第一电压输出给所述光电信号转换电路和电信号接收电路。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置包括：
第二电源处理电路，将输入电源的电压转换为第二电压输出给所述电信号发送电路。
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| CN 201220659887 CN203012150U (zh) | 2012-12-04 | 2012-12-04 | 一种用于地球物理勘探的电光数据转换装置 |
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| CN 201220659887 CN203012150U (zh) | 2012-12-04 | 2012-12-04 | 一种用于地球物理勘探的电光数据转换装置 |
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| CN (1) | CN203012150U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106797255A (zh) * | 2014-09-16 | 2017-05-31 | 科塞密科技公司 | 用于提高在线性装置中处理的数字信号的信号质量的方法和使用该方法的设备 |
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2012
- 2012-12-04 CN CN 201220659887 patent/CN203012150U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN106797255A (zh) * | 2014-09-16 | 2017-05-31 | 科塞密科技公司 | 用于提高在线性装置中处理的数字信号的信号质量的方法和使用该方法的设备 |
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