基于fpga技术的模拟地震信号采集系统设计

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1、万方数据文章编号：1671—4598(2006)04一0558一03中图分类号：TP274文献标识码：A基于FPGA技术的模拟地震信号采集系统设计曹旭东1，狄帮让2，(1．中国石油大学(北京)机电学院，北京102249；2．许洪波2，唐博文2中国石油大学(北京)资源与信息学院，北京102249)摘要：数据采集系统是攘个地震勘探物理模拟实验系统的关键环节；文章介绍了运用FPGA芯片控制，实现对高速模拟地震信号的数据采集技术，以及USB2．0接口总线软硬件的实现技术；该系统具有采集精度高，传输速度快的特点，已经应用于地震物理模拟采集实际工作中

2、，并取得满意效果。关键词：地震勘探物理模拟；USB2．0；FPGADesignofSeismicSignalAcquisitionSystemBasedonFPGACaoXudon91，DiBangran92，XuHongb02，TangBowen2(1．SchoolofMechaniesandEleetronics，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China；2．SchoolofResourceandInformation，ChinaUniversityofPetroleum，Beiji

3、ng102249，China)Abstract：DataAcquisitionistheimportantpartofthephysicalsimulationsystemof3——dimensionseismicexploration．Thehardwareandsoft—waretechnologyabouttheacquisitionsystemoftheseismicsignalisintroducedindetail．TheFPGAchipproducedbyALTERACorporationisappliedtOcomplet

4、ethetechnologyofUSB2．0andsignalacquisition．ThesystemhastheadvantagesofhigheracquisitionfrequencyandfasterdatacornlTlUuica—fion，whichhasbeenappliedintheactualworkoftheseismicphysicalsimulationwithsatisfactoryresults．Keywords：physicalsimulationofseismicexploration；USB2．0；FP

5、GA0引言利用激发产生的模拟地震信号源，对此物理模型模拟野外地震勘探程序进行勘测，通过数据采集系统采集勘测数据，并传输到上位PC机，再对采集数据进行处理、分析，反演地震模型内部的结构特征，进而指导现场的石油地震勘探工作。1地震物理模拟系统构成整个地震物理模拟系统主要由模型、模拟震源，数据采集系统，定位系统构成(如图1所示)。其中，模拟震源包括可调脉宽脉冲信号发生器和激发探头(逆压电换能器)、接收探头(压电换能器)，激发探头利用压电效应产生模拟野外地震信号的超声波，超声波信号源工作频率为250kHz，接收探头则将经过物理模型反射回的超声信号

6、转变成电信号。数据采集系统用于将接收探头所接收的模拟地震波信号，利用AD芯片，采用FPGA控制技术，将采集模拟量数据转变成计算机能够识别的二进制数，并将采集数据通过高速USB2．0接口总线上传到上位PC机。数据采集系统是整个地震模拟实验工作的关键环节，采集数据准确度的高低和数据传输采集的速度，直接影响整个地震模拟采集系统的工作进度和后台的数据处理工作。收稿日期：2005一08—21：修回日期：2005一09—20。基金项目：中国石油天然气集团公司基础性重点科研项目(970103)。作者筒介：曹旭东(1968一)，男。讲师，硕士，主要从事计

7、算机硬件技术的研究。狄帮让(1962一)，教授，博士，主要从事地球探测与信息技术方向的研究。中华测控网Cnlnamc．Bet．Crl图1地震物理模拟系统构成图2采集系统总体设计在数据采集系统的设计开发中，运用EZUSBFX2系列芯片Cy7C68013，采用FPGA芯片EPlK30TCl44—1控制，完成对模拟地震波超声信号的数据采集、存储，和USB2．0高速数据通讯传输的功能。模拟地震数据采集系统由以下几部分构成：前端信号调理和AD转换、FPGA逻辑控制、数据存储、USB2．0接口等几图2数据采集系统硬件构成万方数据第4期曹旭东，等：基于

8、FPGA技术的模拟地震信号采集系统设计·559·个部分。系统启动后，在FPGA芯片内部，根据用户需要初始化系统，如选择信号衰减系数、采样频率以采样深度以及触发方式等进行设置。当满足触发条件时，