一种基于模拟地震信号的数据采集系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于模拟地震信号的数据采集系统，包括连接有A/D转换模块、锁存器以及数据存储器的现场可编程门阵列器件，A/D转换模块为与接头探头相连接且对模拟地震信号进行转换的模数芯片，现场可编程门阵列器件、锁存器以及数据存储器则连接在上位PC机上。本实用新型设计合理，采用现场可编程门阵列器件的设计，不仅能有效的完成系统对模拟地震波超声信号的数据采集、存储和数据高速通讯传输的功能，通过现场可编程门阵列器件内部硬件的丰富资源，还极大程度的简化了系统的外部电路结构，尤其适用于模拟地震信号采集等多路采集系统。
【专利说明】一种基于模拟地震信号的数据采集系统【技术领域】
[0001]本实用新型涉及数据采集领域，具体的说，是一种基于模拟地震信号的数据采集系统。
【背景技术】
[0002]数据采集是整个地震勘探物理模拟实验的关键环节，该实验利用激发产生的模拟地震信号源，对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，再对采集数据进行分析、处理，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，在实际工作时，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，其中，模拟震源包括可调脉宽脉冲信号发生器和激发探头、接收探头，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，转变成计算机能够识别的二进制数，上传到上位PC机，也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数据的处理工作，一般情况下，普通的MCU (如:51单片机、196单片机或控制型微控制器)就可以完成数据的处理任务，但当系统中要采集的信号量特别多时(特别是模拟地震信号源的信号量及状态量特别多时)，仅仅靠普通MCU的资源往往难以完成任务，因此，本实用新型应运而生。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种基于模拟地震信号的数据采集系统，采用现场可编程门阵列器件的设计 能有效的完成系统对模拟地震波超声信号的数据采集、存储和数据高速通讯传输的功能，通过现场可编程门阵列器件内部硬件的丰富资源，极大程度的简化了系统的外部电路结构，尤其适用于模拟地震信号采集等多路采集系统。
[0004]本实用新型通过下述技术方案实现:一种基于模拟地震信号的数据采集系统，有效的克服了现有采集系统使用51单片机、196单片机或控制型微控制器存在的不足，特别适用于多路采集系统的应用，其结构如下:包括连接有A/D转换模块、锁存器以及数据存储器的现场可编程门阵列器件，A/D转换模块为与接头探头相连接且对模拟地震信号进行转换的模数芯片，锁存器连接在A/D转换模块上，现场可编程门阵列器件、锁存器以及数据存储器则连接在上位PC机上，在上述结构中，现场可编程门阵列器件丰富的I/O端口不仅能很好的解决采集信号的多路数问题，同时，还能对A/D转换模块、锁存器等器件进行控制与处理，能完成普通MCU不能完成的任务，因此，更能适应模拟地震信号的采集工作，达到采集数据准确度高、数据传输速度快等特性。
[0005]在实际应用过程中，由于接收探头接收的模拟地震波信号较为微弱，通常还存在衰减的情况，因此，本实用新型在所述的A/D转换模块上还连接有信号调理电路，接头探头则通过信号调理电路连接在A/D转换模块上，可用于模拟地震波信号的放大，从而加强数据采集的精确度。
[0006]本实用新型外围电路结构简单，所述的现场可编程门阵列器件为设有控制引脚以及地址引脚的主控单元，所述的信号调理电路、A/D转换模块、锁存器均连接在控制引脚上，而所述的数据存储器则连接在控制引脚以及地址引脚上。
[0007]为更好的实现上述结构，在本实用新型中，所述的数据存储器为由依次相连的随机存储器以及缓冲器组成，缓冲器为连接于现场可编程门阵列器件的控制引脚且与上位PC机相连的数据寄存单元，而随机存储器则连接在现场可编程门阵列器件的控制引脚以及地址引脚上。
[0008]为提高系统的数据传输速度，本实用新型在所述的现场可编程门阵列器件上还设有USB接口，现场可编程门阵列器件通过USB接口连接在上位PC机上，而所述的锁存器以及缓冲器则连接在USB接口上，结构十分简单。
[0009]为更好的实现本实用新型，所述的现场可编程门阵列器件为EP1K30TC144-1 ;所述的A/D转换模块为AD9042AST ;所述的USB接口为Cy7C68013。
[0010]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
[0011](I)本实用新型采用现场可编程门阵列器件的设计，来替代现有采集系统使用的51单片机、196单片机或控制型微控制器等普通MUC，不仅能有效的完成系统对模拟地震波超声信号的数据采集、存储和数据高速通讯传输的功能，还极大程度的简化了系统的外部电路结构，尤其适用于模拟地震信号采集等多路采集系统。
[0012](2)本实用新型设计合理，采用信号调理电路连接在接收探头上，可将模拟地震波信号进行放大，避免模拟地震波信号的因衰减而造成数据采集准确度的下降，能有效的提高系统的可靠性。
[0013](3)本实用新型采用的USB接口为Cy7C68013，该芯片不仅能实现现场可编程门阵列器件与上位PC机的数据通讯，还具有极高的数据传输速度，传输速度能达到480MB-PS。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的原理框图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0016]实施例:
[0017]如图1所示，本实用新型提出了一种基于模拟地震信号的数据采集系统，该系统克服了现有采集系统使用51单片机、196单片机或控制型微控制器存在的不足，特别适用于多路采集系统的应用，主要由A/D转换模块、锁存器、数据存储器以及现场可编程门阵列器件组成，在其结构中，A/D转换模块、锁存器、数据存储器均连接在现场可编程门阵列器件上，其中，锁存器连接在A/D转换模块上，A/D转换模块为与接头探头相连接且对模拟地震信号进行转换的模数芯片，现场可编程门阵列器件、锁存器以及数据存储器则连接在上位PC机上，由上述结构可知，本系统可完成对模拟地震波超声信号的数据采集、存储以及数据通讯传输的功能，该系统运用现场可编程门阵列器件(如:EP1K30TC144-1)进行控制，在实际使用时，由于该器件丰富的I/O端口不仅能很好的解决采集信号的多路数问题，同时，还能对A/D转换模块、锁存器等器件进行控制与处理，能完成普通MCU不能完成的任务，因此，更能适应模拟地震信号的采集工作，从而提高采集数据的准确度以及加快数据传输的速度。
[0018]在实际应用过程中，由于接收探头接收的模拟地震波信号较为微弱，通常还存在衰减的情况，因此，本实用新型在A/D转换模块的前端还设有信号调理电路，可供接头探头的连接，在使用时，该信号调理电路可采用放大器制作而成，主要用于模拟地震波信号的放大，以达到加强数据采集精确度的目的。
[0019]本实用新型所述的现场可编程门阵列器件为设有控制引脚以及地址引脚的主控单元，上述的信号调理电路、A/D转换模块、锁存器均连接在控制引脚上，而数据存储器则连接在控制引脚以及地址引脚上。如图1所示，数据存储器为由依次相连的随机存储器以及缓冲器组成，缓冲器为连接于现场可编程门阵列器件的控制引脚且与上位PC机相连的数据寄存单元，而随机存储器则连接在现场可编程门阵列器件的控制引脚以及地址引脚上。为提高系统的数据传输速度，本实用新型在现场可编程门阵列器件上还设有USB接口，现场可编程门阵列器件通过USB接口连接在上位PC机上，而锁存器以及缓冲器则连接在USB接口上，结构十分简单。
[0020]在实际制作过程中，A/D转换模块可采用AD9042AST，USB接口则可采用Cy7C68013。系统启动后，在现场可编程门阵列器件的内部，根据用户需求要初始化系统，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，启动AD9042AST，同时现场可编程门阵列器件产生控制信号，对锁存器产生锁存信号、控制缓冲器的缓冲方向以及对随机存储器(RAM)产生连续的地址信号和写时序，同时，还控制Cy7C68013的不发送数据；当随机存储器中的数据量达到预定的采样深度时，现场可编程门阵列器件停止对AD9042AST发出采样时钟、停止对锁存器发出锁存信号并使锁存器的输出使能无效、缓冲器的数据流向为由随机存储器流出、对随机存储器产生连续的地址和读时序，同时，对Cy7C68013产生写FIFO时序，直到随机存储器中的数据全部发送给上位PC机，即完成本次数据的采集。
[0021]本实用新型设计合理，采用现场可编程门阵列器件的设计，不仅能有效的完成系统对模拟地震波超声信号的数据采集、存储和数据高速通讯传输的功能，通过现场可编程门阵列器件内部硬件的丰富资源，还极大程度的简化了系统的外部电路结构，尤其适用于模拟地震信号采集等多路采集系统。
[0022]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于模拟地震信号的数据采集系统，其特征在于:包括连接有A/D转换模块、锁存器以及数据存储器的现场可编程门阵列器件，A/D转换模块为与接头探头相连接且对模拟地震信号进行转换的模数芯片，锁存器连接在A/D转换模块上，现场可编程门阵列器件、锁存器以及数据存储器则连接在上位PC机上。
2.根据权利要求1所述的一种基于模拟地震信号的数据采集系统，其特征在于:在所述的A/D转换模块上还连接有信号调理电路，接头探头则通过信号调理电路连接在A/D转换模块上。
3.根据权利要求2所述的一种基于模拟地震信号的数据采集系统，其特征在于:所述的现场可编程门阵列器件为设有控制引脚以及地址引脚的主控单元，所述的信号调理电路、A/D转换模块、锁存器均连接在控制引脚上，而所述的数据存储器则连接在控制引脚以及地址引脚上。
4.根据权利要求3所述的一种基于模拟地震信号的数据采集系统，其特征在于:所述的数据存储器为由依次相连的随机存储器以及缓冲器组成，缓冲器为连接于现场可编程门阵列器件的控制引脚且与上位PC机相连的数据寄存单元，而随机存储器则连接在现场可编程门阵列器件的控制引脚以及地址引脚上。
5.根据权利要求4所述的一种基于模拟地震信号的数据采集系统，其特征在于:在所述的现场可编程门阵列器件上还设有USB接口，现场可编程门阵列器件通过USB接口连接在上位PC机上，而所述的锁存器以及缓冲器则连接在USB接口上。
6.根据权利要求5所述的一种基于模拟地震信号的数据采集系统，其特征在于:所述的现场可编程门阵列器件为EP1K30TC144-1。
7.根据权利要求6所述的一种基于模拟地震信号的数据采集系统，其特征在于:所述的A/D转换模块为AD9042AST。
8.根据权利要求7所述的一种基于模拟地震信号的数据采集系统，其特征在于:所述的 USB 接口为 Cy7C68013。
【文档编号】G01V1/22GK203673079SQ201320769000
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】张海峰 申请人:成都飞逸计算机服务有限公司