CN203423699U - 分布式地震信号采集节点中转换时钟的同步装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及地球物理勘探领域，为提供一种信号线来传输的模型及方法；使不同节点中分频器输出的低频率信号的相位保持一致；能简单高效地对转换时钟的传输延时误差进行自动估计与实时校正，本实用新型采用的技术方案是，分布式地震信号采集节点中转换时钟的同步装置，包括上位机、水听器、节点；上位机包括计算机及其内部的命令模块、主时钟模块和信号驱动器，计算机一方面发送各种命令到命令模块，另一方面接收节点传来的探测数据；命令模块一方面负责转发来自计算机的命令到各个节点，另一方面还能传送估计好的传输延时参数到各个节点；信号驱动器用于对发送的信号进行驱动放大。本实用新型主要应用于地球物理勘探。

Description

分布式地震信号采集节点中转换时钟的同步装置

技术领域

本实用新型涉及本实用新型属于地球物理勘探领域，具体讲，涉及分布式地震信号采集节点中转换时钟的同步装置。

技术背景

利用地震探测系统进行地震信号采集时，需要为所有的模数转换器提供一个同步的转换时钟，以保证所有的模数转换器能同时将模拟信号转换成数字信号。一般情况下，此转换时钟的频率f_o与信号的采样率f_s相同，且是一个低频信号；例如，主流地震探测系统的最高采样率一般为f_s=4KHz；因此转换时钟的频率也为f_o=f_s=4KHz。为了给地震探测系统中分布式地震信号采集节点(以下简称节点)分配一个同步的转换时钟，通常的方法是在地震探测系统主节点（即，位于地震探测系统上位机一侧的最前端的地震信号采集节点）中设置一个稳定度高的频率为f_o的基准时钟（也就是转换时钟），然后通过延时不固定的信号驱动器，并经过一对专门的时钟信号传输双绞线将此频率为f_o的基准时钟逐级地发送到分布式节点中，例如在文献[1-3]，就是通过一个延时不固定的RS485接口芯片和一对专门的时钟信号传输双绞线传输频率为f_o的转换时钟到各个节点的（详见文献[1]何智刚.高分辨率海洋地震拖缆系统同步和传输技术研究[D].天津大学,2011.[2]何智刚，段发阶，陈劲，蒋佳佳，常宗杰，华香凝.多阵元拖缆勘探系统传输方案的设计[J].电子技术应用,2012,38(2):73-76.[3]常宗杰，段发阶，蒋佳佳，陈劲，华香凝，李彦超.基于锁相环的水听器阵列多传感器高精度同步技术[J].计算机应用研究,2013,30(4):1140-1142.）。然而，文献[1-3]中所提出的这种常用的方法存在以下3个不足之处：(1)必须为转换时钟的传送单独设置一个下行的传输通路，这也意味着必须有专门的信号驱动与均衡器以及信号传输线被使用去进行转换时钟的传送；然而，一方面地震探测系统水下部分的拖缆内径是小的，不能容纳大量的传输线，因此，实际地震探测系统中传输线应越少越好；另一方面，下行通路的数量越多，给整个地震探测系统带来的不稳定因素就会越多，地震探测系统的可靠性就会越差，一旦传送转换时钟的通路出现故障，整个地震探测系统将不能正常工作，因此，实际地震探测系统中下行链路的数量越少地震探测系统将越可靠；(2)下传转换时钟的信号驱动器以及各个节点中接收转换时钟的信号均衡器的信号延时时间不确定且未知,这给转换时钟的传输延时误差校正带来不便；(3)在转换时钟的传输过程中，信号驱动与均衡器以及传输线对信号产生的传输延时不能得到实时的精确估计值，并根据此估计值，对传输延时进行实时的补偿；这一方面对转换时钟的同步精度产生了不利影响，另一方面，对同步误差的校正带来了不便。

此外，若在地震探测系统的主节点中设置一个频率为f_m的高频率的主时钟，然后在各个节点中设置分频器来对此高频率的主时钟进行分频以产生转换时钟的话，那么在各个节点中产生的转换时钟肯定是不同步的，因为经分频器后信号的相位多值性决定了所产生的转换时钟会有不同的初始相位，也就是这此经分频后的转换时钟将不是同步的，也就满足不了上述所提到的转换时钟所应该具有频率和相位一致性的要求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型旨在：

(1)提供一种将低频率的基准时钟信息调制到高频率的命令下行通路中，并与命令信息通过相同的信号驱动与均衡器以及相同的信号线来传输的模型及方法。

(2)提供一种能使不同节点中分频器输出的低频率信号的相位保持一致的方法。

(3)提供一种能简单高效地对转换时钟的传输延时误差进行自动估计与实时校正的方法。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是，分布式地震信号采集节点中转换时钟的同步装置，包括上位机、水听器、节点；上位机包括计算机及其内部的命令模块、主时钟模块和信号驱动器，计算机一方面发送各种命令到命令模块，另一方面接收节点传来的探测数据；命令模块一方面负责转发来自计算机的命令到各个节点，另一方面还能传送估计好的传输延时参数到各个节点；信号驱动器用于对发送的信号进行驱动放大；主时钟模块由一个高稳定度的温度补偿晶体振荡器提供；

节点主要由信号均衡器、信号驱动器、锁相环、模数转换器、节点处理模块组成；信号均衡器用于对接收到的信号进行均衡与放大；信号驱动器用于对发送的信号进行驱动放大；锁相环用于从命令数据流中提取位同步时钟，也就是与主时钟一致的恢复时钟；模数转换器用于将模拟信号转换成数字信号；节点处理模块主要由第1解码器、第2解码器、分频器、延时控制器组成；节点处理模块一方面通过第1解码器接收来自上位机的命令，并对命令进行解码后输出复位信号输出给分频器，以使分频器中的计数器重新开始计数并同时输出一个高电平信号，另一方面通过第2解码器接收来自上位机的延时校正参数，并根据此延时校正参数的大小来控制延时控制器产生的延时量大小；最后，延时控制器对转换时钟进行延时后输出校正时钟。

一种使各个地震信号采集节点输出的转换信号变得同步的方法，借助于上述装置实现，并包括下列步骤：

第一步，上位机与节点之间以及节点与节点之间，均采用同步传输的方式进行命令的下行传输；对传输的原始数据都首先进行8B10B编码后，再进行线路传输；在接收端，每个节点可根据需要对10B线路码进行识别处理或对解码后的8B码进行识别处理；在传输线路中，下行命令的同步传输比特率速率为v_d；同步传输比特率速率v_d在数值上与主时钟的时钟频率f_m是相等的；

第二步，节点(i)(i=1,2,…,n)通过其自身的锁相环PLL从下行命令数据流中提取出频率为f_m的位同步时钟，也就是恢复时钟；恢复时钟经分频器进行分频后输出转换时钟；

第三步，上位机中的命令模块以周期T_a周期性地在基准时钟的上升沿时刻发送一个特殊码Kx.y到各个节点；节点(i)，i=1,2,…,n中的第1解码器在接收到所述特殊码Kx.y后会立即输出一个复位信号给分频器，分频器在接收到复位信号后会立即重新开始进行分频计数并同时输出一个高电平作为转换时钟的初始电平；T_a大于或等于T_o，而且为了满足条件“上位机中的命令模块以周期T_a周期性地在基准时钟的上升沿时刻发送一个特殊码Kx.y到各个节点”，T_a与T_o之间有如下关系式：

还包括对转换时钟的传输延时进行自动估计与实时校正的步骤；

采用的信号驱动器均为型号相同且传输延时稳定不变的驱动芯片，且假设信号驱动芯片产生的传输延时为t_dr；采用的信号均衡器均为型号相同且传输延时稳定不变的均衡芯片，且假设信号均衡芯片产生的传输延时为t_re；采用的传输线可以为双绞线或同轴线，且假设每米传输线对信号产生的传输延时为t_w，同时假设节点之间的传输线长度相等，则传输延时Δt_i能被表示为

Δt_i=t_dr+it_dr+it_re+l_dat_w+(i-1)l_aat_w

其中，l_da为上位机与节点(1)之间的传输线长度，l_aa为节点之间的传输线长度；

进一步地，为了校正节点(i)中的传输延时Δt_i，将节点(i)中产生的转换时钟经过延时控制器进行t_d,i的延时后输出经过校正的校正时钟，且

t_d,i=Δt_n-Δt_i=(n-i)(t_dr+t_re+l_aat_w)

经校正后，所有节点从t₂+Δt_n时刻开始能被同步；

进一步地，上位机通过带有各个对应节点地址的数据帧将延时校正量t_d,i传输到各个对应的节点中。

本实用新型具备下列技术效果：

本实用新型中采用的信号驱动器均为型号相同且传输延时稳定不变的驱动芯片，采用的信号均衡器均为型号相同且传输延时稳定不变的均衡芯片，本实用新型中采用的传输线可以为双绞线或同轴线，因而，本实用新型：

(1)克服现有技术中单独设置一个下行的传输通路时，存在硬件及传输线开销大，且会降低地震探测系统可靠性的缺点；提供一种将低频率的基准时钟信息调制到高频率的命令下行通路中，并与命令信息通过相同的信号驱动与均衡器以及相同的信号线来传输的模型及方法。

(2)克服现有技术中将高频率信号分频成低频率信号时存在的信号相位多值性问题，提供一种能使不同节点中分频器输出的低频率信号的相位保持一致的方法。

(3)克服现有技术中转换时钟的传输延时误差不能自动实时测量的缺点，提供一种能简单高效地对转换时钟的传输延时误差进行自动估计与实时校正的方法。

附图说明

图1示出本实用新型的地震探测系统总体方案框图。

图2示出本实用新型的使各个节点中转换时钟同步的模型。

图3示出本实用新型中各个节点内部节点处理模块的内部结构。

图4示出本实用新型中在不考虑信号的传输延时时转换时钟的同步示意图。

图5示出本实用新型中在考虑信号的传输延时时转换时钟的示意图。

图6示出本实用新型中对传输延时进行校正前后的转换时钟同步的示意图。

图7示出本实用新型中上位机传送延时校正量到各个对应节点时的数据帧结构示意图。

图1中：1为勘探船；2为上位机；3为绞车；4为拖缆外套；5为节点(1)；6为节点(i)；7为水听器；8为节点(i+1)；9为节点(n)；10为水鸟子系统。

图2中：11为计算机，12为命令模块，13为信号驱动器，14为主时钟，15为信号驱动器13的输入端，16为信号均衡器，17为锁相环PLL，18为均衡器16的输出端，19为节点处理模块，20为模数转换器ADC，21为信号驱动器，22为下行传输线，23为上行传输线，24为信号均衡器，25为锁相环PLL，26为节点处理模块，27为模数转换器ADC，28为信号驱动器，29为信号均衡器，30为锁相环PLL，31为节点处理模块，32为模数转换器ADC，33为信号驱动器。

具体实施方式

为克服现有技术的不足，做到(1)克服现有技术中单独设置一个下行的传输通路时，硬件及传输线开销大，且会降低地震探测系统可靠性的缺点；提供一种将低频率的基准时钟信息调制到高频率的命令下行通路中，并与命令信息通过相同的信号驱动与均衡器以及相同的信号线来传输的模型及方法。

(2)克服现有技术中将高频率信号分频成低频率信号时存在的信号相位多值性问题，提供一种能使不同节点中分频器输出的低频率信号的相位保持一致的方法。

(3)克服现有技术中转换时钟的传输延时误差不能自动实时测量的缺点，提供一种能简单高效地对转换时钟的传输延时误差进行自动估计与实时校正的方法。

为达到上述目标，本实用新型采取的技术方案是，分布式地震信号采集节点中转换时钟的同步新方法，包括：

地震探测系统主要包括上位机、水听器、节点；上位机主要包括计算机、命令模块、主时钟和信号驱动器等，其特征是，计算机一方面发送各种命令到命令模块，另一方面接收节点传来的探测数据；命令模块一方面负责转发来自计算机的命令到各个节点，另一方面还能传送估计好的传输延时参数到各个节点；信号驱动器用于对发送的信号进行驱动放大；主时钟由一个高稳定度的温度补偿晶体振荡器提供；

节点主要由信号均衡器、信号驱动器、锁相环(PLL)、模数转换器(ADC)、节点处理模块组成；信号均衡器用于对接收到的信号进行均衡与放大；信号驱动器用于对发送的信号进行驱动放大；锁相环(PLL)用于从命令数据流中提取位同步时钟，也就是与主时钟一致的恢复时钟；模数转换器(ADC)用于将模拟信号转换成数字信号，模数转换器(ADC)一方面接收输入的模拟信号,另一方面将接收到的模拟信号转换成数字信号后输出到节点处理模块，再一方面接收来自节点处理模块的控制信号以调整自身的工作状态；节点处理模块主要由解码器(1)、解码器(2)、分频器、延时控制器组成；节点处理模块一方面通过解码器(1)接收来自上位机的命令，并对命令进行解码后输出复位信号输出给分频器，以使分频器中的计数器重新开始计数并同时输出一个高电平信号，另一方面通过解码器(2)接收来自上位机的延时校正参数，并根据此延时校正参数的大小来控制延时控制器产生的延时量大小；最后，延时控制器对转换时钟进行延时后输出校正时钟；

一种使各个地震信号采集节点输出的转换信号变得同步的方法，借助于上述装置实现，并包括下列步骤：

第一步，上位机与节点之间以及节点与节点之间，均采用同步传输的方式进行命令的下行传输；由于上位机与节点之间以及节点与节点之间均为有线传输，所以本实用新型对传输的原始数据都首先进行8B10B编码后，再进行线路传输；在接收端，每个节点可根据需要对10B线路码进行识别处理或对解码后的8B码进行识别处理；在传输线路中，下行命令的同步传输比特率速率为v_d；显然，同步传输比特率速率v_d在数值上与主时钟的时钟频率f_m是相等的；

第二步，节点(i)(i=1,2,…,n)通过其自身的锁相环PLL从下行命令数据流中提取出频率为f_m的位同步时钟，也就是恢复时钟；恢复时钟经分频器进行分频后输出转换时钟；显然，由于各个节点中分频器的初始状态不可能一致，所以各个节点得到的转换时钟的频率虽然相等，但相位不一定相同，这是因信号经分频后相位的多值性引起的，从而进一步使得各个节点中转换时钟达不到同步的要求；

第三步，为了使各个节点中转换时钟达到同步，上位机中的命令模块以周期T_a周期性地在基准时钟的上升沿时刻发送一个特殊码Kx.y(注意：此特殊码Kx.y指的是8B10B编码的10B码中的任何一个特殊码)到各个节点；节点(i)(i=1,2,…,n)中的解码器(1)在接收到所述特殊码Kx.y后会立即输出一个复位信号给分频器，分频器在接收到复位信号后会立即重新开始进行分频计数并同时输出一个高电平作为转换时钟的初始电平；注意，在本实用新型中，T_a大于或等于T_o，而且为了满足条件“上位机中的命令模块以周期T_a周期性地在基准时钟的上升沿时刻发送一个特殊码Kx.y到各个节点”，T_a与T_o之间有如下关系式：

进一步地，在上述的描述过程中，信号驱动器与信号均衡器以及传输线对下行信号产生的传输延时没有被考虑，但实际系统中传输延时是存在的，因此，当考虑信号驱动器与信号均衡器以及传输线对下行信号产生的传输延时时，传输延时被定义如下：Δt_i(i=1,2,…,n)为从命令模块发出特殊码Kx.y开始到节点(i)中的分频器输出的转换时钟的上升沿为为止；显然传输延时Δt₁<Δt₂<…<Δt_n；

进一步地，当地震探测系统中节点数较少时，最大的传输延时Δt_n是较小的；当系统对转换时钟的同步性要求不高时，这些较小的传输延时Δt₁,Δt₂,…,Δt_n可以忽略不计；但当地震探测系统中节点数较多时或系统对转换时钟的同步性指标要求较高时，这些传输误差Δt₁，Δt₂,…,Δt_n就必须进行进一步的校正，以减小节点之间转换时钟的同步误差；

第四步，提供一种简单高效地对转换时钟的传输延时进行自动估计与实时校正的方法；

进一步地，本实用新型中采用的信号驱动器均为型号相同且传输延时稳定不变的驱动芯片，且假设信号驱动芯片产生的传输延时为t_dr；同样地，本实用新型中采用的信号均衡器均为型号相同且传输延时稳定不变的均衡芯片，且假设信号均衡芯片产生的传输延时为t_re；本实用新型中采用的传输线可以为双绞线或同轴线，且假设每米传输线对信号产生的传输延时为t_w，同时假设节点之间的传输线长度相等，则传输延时Δt_i能被表示为

Δt_i=t_dr+it_dr+it_re+l_dat_w+(i-1)l_aat_w

其中，l_da为上位机与节点(1)之间的传输线长度，l_aa为节点之间的传输线长度；

进一步地，t_dr和t_re能根据实际应用芯片的型号而确定，l_da和l_aa在实际系统中是已知的，而t_w是一个易于事先测量的常量，因此，传输延时Δt_i能被容易的估计出；

进一步地，为了校正节点(i)中的传输延时Δt_i，本实用新型将节点(i)中产生的转换时钟经过延时控制器进行t_d,i的延时后输出经过校正的校正时钟，且

t_d,i=Δt_n-Δt_i=(n-i)(t_dr+t_re+l_aat_w)

经校正后，所有节点从t₂+Δt_n时刻开始能被同步；

进一步地，上位机通过带有各个对应节点地址的数据帧将延时校正量t_d,i传输到各个对应的节点中。

下面结合附图和具体实施方式进一步详细说明本实用新型。

第一步是确定地震探测系统总体方案。

地震探测系统总体方案框图主要由勘探船1，上位机2，绞车3，拖缆外套4，节点(1)5,节点(i)6,水听器7，节点(i+1)8，节点(n)9和水鸟子系统10组成；其中节点(1)5是主节点。

第二步是提出传送转换时钟信号的模型。

传送转换时钟信号的模型如图2所示，它主要由上位机2，节点(1)5,节点(i)6,节点(n)9组成。所述上位机2主要由计算机11，命令模块12，信号驱动器13和主时钟14组成。计算机11一方面发送各种命令到命令模块12，另一方面接收节点(1)5传来的探测数据；命令模块12一方面负责转发来自计算机11的命令到各个节点，另一方面还能传送估计好的传输延时参数到各个节点；信号驱动器13用于对发送的信号进行驱动放大；主时钟14由一个高稳定度的温度补偿晶体振荡器提供。节点(i)6主要由信号均衡器24，信号驱动器28，锁相环(PLL)25，节点处理模块26，模数转换器(ADC)27组成。信号均衡器24用于对接收到的信号进行均衡与放大；信号驱动器28用于对发送的信号进行驱动放大；PLL25用于从命令数据流中提取位同步时钟(也就是与主时钟一致的恢复时钟)；ADC27用于将模拟信号转换成数字信号。节点处理模块26如图3所示，它主要由解码器(1)35，解码器(2)37，分频器36，延时控制器38组成；它一方面通过解码器(1)35接收来自上位机的命令，并对命令进行解码后输出复位信号给分频器36，使分频器36中的计数器重新开始计数并同时输出一个高电平信号；另一方面通过解码器(2)36接收来自上位机的延时校正参数，并根据此延时校正参数的大小来控制延时控制器38产生的延时器；最后，延时控制器38对转换时钟40进行延时后输出校正时钟39。其它节点与节点(i)的结构相同，所以这里不一一叙述。

第三步是提出使各个地震信号采集节点输出的相位不一致的转换信号变得一致的方法，也就是使各个地震信号采集节点输出的转换信号变得同步的方法。

首先，上位机与节点之间以及节点与节点之间，均采用同步传输的方式进行命令的下行传输；由于上位机与节点之间以及节点与节点之间均为有线传输，所以本实用新型对传输的原始数据都首先进行8B10B编码后，再进行线路传输，在接收端，每个节点可根据需要对10B线路码进行识别处理或对解码后的8B码进行识别处理。在传输线路中，下行命令的同步传输比特率速率为v_d，例如在一般的系统中v_d取16.384Mbps。显然，同步传输比特率速率v_d在数值上与主时钟的时钟频率f_m是相等的。

然后节点(i)(i=1,2,…,n)通过其自身的锁相环PLL25从下行命令数据流中提取出频率为f_m的位同步时钟，也就是恢复时钟34。恢复时钟34经分频器36进行分频后输出转换时钟40。显然，由于各个节点中分频器的初始状态不可能一致，所以各个节点得到的转换时钟的频率虽然相等，但相位不一定相同，如图4中t₁与t₂时刻之间的信号所示，这是由分频后相位的多值性引起的，从而进一步使得各个节点中转换时钟达不到同步的要求。

进一步，为了使各个节点中转换时钟达到同步，上位机2中的命令模块12以周期T_a周期性地在基准时钟的上升沿时刻发送一个特殊码Kx.y(注意：此特殊码Kx.y可以是8B10B编码的10B码中的任何一个特殊码)到各个节点，所述的基准时钟与转换时钟的频率相同且都为f_o,相应地,基准时钟和转换时钟的时钟周期都可用T_o=1/f_o表示。节点(i)(i=1,2,…,n)中的解码器(1)35在接收到所述特殊码Kx.y后会立即输出一个复位信号给分频器36，分频器36在接收到复位信号后会立即重新开始进行分频计数并同时输出一个高电平作为转换时钟的初始电平，如图4中的t₂和t₃时刻所示。注意，在本实用新型中，T_a是不小于T_o的，而且为了满足条件“上位机2中的命令模块12以周期T_a周期性地在基准时钟的上升沿时刻发送一个特殊码Kx.y到各个节点”，T_a与T_o之间有如下关系

例如，当下行命令的同步传输比特率速率为v_d为16.384Mbps且转换时钟频率f_o=4KHz时，T_a应是T_o的5m(m=1,2,…)倍，因为16.384M/10/4K=409.6，而409.6只有与5m(m=1,2,…)相乘时才能得到正整数。

进一步地，注意，在图4中，t₂时刻之后，各个节点中的转换时钟已经获得了相同的频率和相位，这是在信号驱动器与信号均衡器以及传输线对下行信号产生的传输延时没有被考虑的情况下得到的结果。但实际系统中传输延时是存在的，因此，当考虑信号驱动器与信号均衡器以及传输线对下行信号产生的传输延时时，图4可改进为图5。图5中Δt_i(i=1,2,…,n)为从命令模块12发出特殊码Kx.y开始到节点(i)6中的分频器36输出的转换时钟40的上升沿为为止；显然传输延时Δt₁<Δt₂<…<Δt_n。

进一步地，当地震探测系统中节点数较少时，最大的传输延时Δt_n是较小的；当系统对转换时钟的同步性要求不高时，这些较小的传输延时Δt₁,Δt₂,…,Δt_n可以忽略不计；但当地震探测系统中节点数较多时或系统对转换时钟的同步性指标要求较高时，这些传输误差Δt₁,Δt₂,…,Δt_n就必须进行进一步的校正，以减小节点之间转换时钟的同步误差，因此，在下面的部分，本实用新型提供了一种简单高效地对转换时钟的传输延时进行自动估计与实时校正的方法。

第四步是提供一种简单高效地对转换时钟的传输延时进行自动估计与实时校正的方法。

本实用新型中采用的信号驱动器13，16，24，29均为型号相同且传输延时稳定不变的驱动芯片，例如LTC1686，LTC1687，LTC1688等芯片，且假设信号驱动芯片产生的传输延时为t_dr；同样地，本实用新型中采用的信号均衡器21，28，33均为型号相同且传输延时稳定不变的均衡芯片，例如LTC1686，LTC1687，LTC1520等芯片，且假设信号均衡芯片产生的传输延时为t_re；本实用新型中采用的传输线可以为双绞线或同轴线，且假设每米传输线对信号产生的传输延时为t_w，同时假设节点之间的传输线长度相等，则传输延时Δt_i能被表示为

Δt_i=t_dr+it_dr+it_re+l_dat_w+(i-1)l_aat_w…………………………………(2)

式(2)中，l_da为上位机与节点(1)之间的传输线长度，l_aa为节点之间的传输线长度。

进一步地，式(2)中的t_dr和t_re能根据实际应用芯片的型号而确定，l_da和l_aa在实际系统中是已知的，而t_w是一个易于事先测量的常量，因此，根据(2)式，传输延时Δt_i能被容易的估计出。

进一步地，为了校正节点(i)中的传输延时Δt_i，本实用新型将节点(i)中产生的转换时钟40经过延时控制器38进行t_d,i的延时后输出经过校正的校正时钟39

t_d,i=Δt_n-Δt_i=(n-i)(t_dr+t_re+l_aat_w)…………………………………(3)

经校正后，各个节点的输出转换时钟如图6所示，从图6中可以看出，经校正后，所有节点从t₂+Δt_n时刻开始被同步。

进一步地，上位机通过图7中的数据帧格式将延时校正量t_d,i传输到节点(i)中。

Claims (1)

1.一种分布式地震信号采集节点中转换时钟的同步装置，其特征是，包括上位机、水听器、节点；上位机包括计算机及其内部的命令模块、主时钟模块和信号驱动器，计算机一方面发送各种命令到命令模块，另一方面接收节点传来的探测数据；命令模块一方面负责转发来自计算机的命令到各个节点，另一方面还能传送估计好的传输延时参数到各个节点；信号驱动器用于对发送的信号进行驱动放大；主时钟模块由一个高稳定度的温度补偿晶体振荡器提供；

节点主要由信号均衡器、信号驱动器、锁相环、模数转换器、节点处理模块组成；信号均衡器用于对接收到的信号进行均衡与放大；信号驱动器用于对发送的信号进行驱动放大；锁相环用于从命令数据流中提取位同步时钟，也就是与主时钟一致的恢复时钟；模数转换器用于将模拟信号转换成数字信号；节点处理模块主要由第1解码器、第2解码器、分频器、延时控制器组成；节点处理模块一方面通过第1解码器接收来自上位机的命令，并对命令进行解码后输出复位信号输出给分频器，以使分频器中的计数器重新开始计数并同时输出一个高电平信号，另一方面通过第2解码器接收来自上位机的延时校正参数，并根据此延时校正参数的大小来控制延时控制器产生的延时量大小；最后，延时控制器对转换时钟进行延时后输出校正时钟。

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