基于dsp的可控震源扫频信号的实现设计方案

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1、基于DSP的可控震源扫频信号的实现设计方案第1章绪论本章首先对可控震源的发展作了一个简单的概述。然后介绍了其主要使用的信号——扫频信号，并分析了国内外扫频信号的研究状况，由此指出本课题的研究意义，并给出本论文的主要工作及章节安排。1.1课题研究背景我国是世界上地震多发的国家之一，地震给城市安全带来的隐患已引起国人的高度重视。城市活断层的探测对于城市规划、抗震设防、减轻地震对城市设施的破坏、确保城市安全和人民生命财产不受到威胁都具有重要的现实意义。浅层高分辨率地震探测是城市活断层探测手段中最有效、最可靠的方法之一，可以在地表探测到地下活断层的位置、埋深、产状和空间展布情况。炸药震源虽

2、然具有脉冲特性良好和能量高的优点，但由于在震源附近具有很强的破坏性，不适于在城市人口稠密区和工业区使用。夯击震源虽然比炸药震源的破坏力小，但对震源附近的居民楼和城市建筑设施以及城市地下的煤气、自来水等各种管道仍然存在着潜在的威胁。可控震源向地下发射的不是脉冲波，而是持续时间很长，频率和振幅都可控制的震荡波，对城市居民和建筑设施没有危害，因此，可控震源是城市浅层地震探测最合适的震源。可控震源目前有液压式和电磁驱动式两类。液压式可控震源较为笨重，在城市重型车不能进入或不宜进入的地方不便使用，且扫描驱动信号频带相对较窄。而电磁驱动式可控震源轻便灵活，在城市中使用不受限制，扫描驱动信号频带

3、宽，从理论上说，可以实现高分辨率城市地下探测的目的。此外，由于地震勘探方法与传统的电法、重力和磁法等非震地球物理勘查技术相比具有勘探深度大、精度高的优点，因此，可控震源地震勘探技术在油气资源和矿产资源勘探中的应用也有广阔前景。对于可控震源地震勘探而言，来自地下不同界面的多个持续时间很长的反射扫频信号相互交叠在一起，使得在原始地震记录剖面上不能直接识别对应不同地下反射界面的反射信息，必须采用相关处理技术把接收到的反射地震信号压缩转化为脉冲反射地震信号才可以识别。45目前，这种相关处理技术普遍存在着一个致命的弱点，就是在相关地震剖面中伴随有严重的旁瓣和相关噪声，使地震记录的分辨率大大降

4、低。攻克旁瓣和相关噪声这一制约可控震源高分辨率城市地震探测的关键问题就显得尤为迫切。可控震源中的扫描信号发生器位于整个系统的最前端，其性能指标直接影响着电源干扰引起的谐波畸变，对地震资料质量和分辨率产生较大影响，国内外研究人员也相当关注在提高它的幅值和频率精度方面的创新与发展。1.2国内外研究现状1950年,美国大陆石油公司(CONOCO)开始研究用连续振动地震信号进行地震勘探。这一方面固然是由于对非炸药地面震源的需求,更重要的则是受到雷达技术发展的启发。最有影响的恐怕是李郁荣（Y.W.Lee）和J.B.Weisner用相关方法从噪音背景中提取信号的工作了。1958年10月在美国的

5、俄克拉荷马州（OKLAHOMA）的庞卡(PONCA)城第一次作了用可控震源勘探的公开表演,1961年可控震源开始用于商业性勘探活动。可控震源施工效率高,成本低,在钻井困难地区尤为明显；可以在城市、工业区使用。在某些地区使用可控震源获得的资料甚至比井炮的资料还好。如今,它己经成为一种应用广泛的勘探工具了。爆炸震源和落重等非爆炸地面震源产生的地震信号的作用时间很短,不能人为地控制,统称为脉冲震源。可控震源产生的是作用时间和频率成分可控的连续振动信号,使用脉冲震源得到的地震记录直接可供解释。而对于可控震源,由于扫描长度TL往往比最深目的层的反射时间还长,地下各反射层反射回来的信号重叠在一

6、起,构成复杂的波形,无法用于解释。因此,必须将它与已知信号相关后才能得到可供解释的地震记录。可控震源和其它地面震源产生的都是弱功率信号,但是可控震源能成功地用于地震勘探，其原因在于它能够精确地、重复地产生同一参数的连续振动信号。所以可以用数台可控震源同时工作以增强在地下传播的信号强度,并用直接叠加的方法累积能量。目前,最常用的连续振动地震信号是线性扫频正弦信号。1.3课题研究目的可控震源中的扫描信号发生器位于整个系统的最前端，其性能指标直接影响着电源干扰引起的谐波畸变，对地震资料质量和分辨率产生较大影响，因此如何提高它的幅值和频率精度成为设计可控震源的一个很重要的课题。本设计通过对

7、DSP相关芯片进行软件编程，并采用相关接口技术产生所要求的频率扫描信号对以上性能指标的改善有着明显的作用。1.4论文主要内容45本文主要是基于DSP芯片TMS320F2812的可控震源的扫频信号发生器的软、硬件设计与实现，本文共分为五章。第一章通过对可控震源的相关介绍系统地论述了扫频信号源的设计背景、国内外研究现状及研究的目的。第二章从DSP芯片的发展、DSP的分类和特点、DSP的生产现状和DSP的应用几个方面对DSP进行了简单介绍。第三章为对系统硬件设计方案的描述，