海洋勘探拖缆多传感器数据采集传输控制技术及实现

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文

2、的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要在未来20年，我国将迎来油气并举的重要机遇期，石油产量稳定增长，天然气产量快速攀升，但随着陆地资源短缺、人口膨胀、环境恶化等问题的日益严峻，一场以开发海洋资源为标志的“蓝色革命”正在全世界兴起。本文受天津市科技兴海项目和天津市科技支撑项目支持，旨在开发具有自主知识产权的多阵元压电探测拖缆及相关设备。通过设计完整的海洋勘探拖缆系统总体结构，并对系统的各模块进行推导研究，经过详细的系统软、硬件设计和调试后，本文最终完成了初步系统样机联调实验。本文主要包括以下几个

3、部分：1、基于海洋勘探拖缆系统的特点，着重分析了系统的各组成模块，并对系统的拓扑结构和传输方式进行了有效优化和改进。命令信号和同步信号同时传输，从命令信号中将同步信号提取出来，并间隔固定时间进行校准，避免了同步误差的累积，提高了同步信号精度，减小了系统体积。2、深入分析了各种传输技术的优势，设计了一种传输速率可调节、传输距离远、体积小和可靠性高的阵列信号数据传输技术。采用数据恢复芯片，驱动均衡器和网络变压器的方式，实现了速率实时可调节和远距离可靠传输。3、根据系统的硬件电路，完成了传输系统的逻辑设计。在FPGA中编写了串化与解串的程序代替芯片实现数据的串化与解串功能，消除了最低速

4、率的限2制；设计了包间数据传输的字节对齐方法；编写IC总线程序控制外设。4、针对水听器线阵列的结构特点，提出了一种水听器阵列多传感器的高精度同步采集方法。采用两级同步的方法，保证了同一个数字包内和不同数字包间的同步采集。5、搭建了系统样机的测试平台，对系统样机进行调试和初步联调实验，主要包括板级硬件测试和系统级测试。测试结果验证了系统设计的可行性和可靠性，已经初步达到了海洋地震勘探系统的要求。关键词：资源勘探；水听器；拖缆；数据传输；同步采集ABSTRACTInthenext20years,Chinawillusherinanimportantopportunityforboth

5、oilandgas.Withtheincreasinglysevereshortageoflandresources,populationgrowth,environmentaldegradationandotherissues,a"bluerevolution"isrisingworldwidewithasymbolofmarineresourcesdevelopment.ThisessaywasinpartbytheChinaTianjinScienceandTechnologyandtheChinaTianjinScienceandTechnologySeaProject,

6、aimingtodevelopamultiplearraypiezoelectricdetectionstreamerandrelatedequipmentwithintellectualpropertyrights.Afterdesignedandderivedthemoduleofthestructureofmarineseismicstreamersystem,thesoftwareandhardwareofthesystemwasdesignedanddebugged.Finally,theinitialsystemprototypejointdebuggingexper

7、imentswerecompleted.TheMainworkwasshownasfollows:1、Basedonthecharacteristicsofmarineseismicstreamersystem,thisessayemphaticallyanalyzedeverymoduleofthesystem.Meanwhile,thetopologicalstructureandthetransmissionmodeofthesystemwereoptimizedandim