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来源:未知    日期:2020-10-26    阅读()

  跟着石油自然气勘测开拓做事的陆续发达,咱们所面对的勘测对象和开拓处境也越来越杂乱、越来越贫苦。地动举措面对着杂乱构制油气藏、岩性油气藏和漏洞油气藏勘测及寻找“节余油”的艰难而杂乱的职责。因而必要陆续地展开合适于上述杂乱介质境况下的地动波外面咨询和地动物理模子试验咨询,并将地动波外面咨询与试验咨询两者周密纠合起来。

  地动物理模仿工夫恰是正在这种靠山下发达起来。所谓地动勘测物理模仿工夫,即是按照地动勘测现场搜集数据,用必然的资料,按必然的比例,创制出与实践地质构制正在状态、布局和物性等方面的要紧特点相当的物理模子,并对此物理模子模仿野海外震勘测做事,举办种种体例的数据搜集,再对搜集原料举办惩罚,用以咨询地动波正在地质体内的波场特点、地动勘测的野外做事举措、惩罚举措和原料外明等外面和实践题目。

  整体体例要紧由模子、激起源和接纳器,驱动定位体例,数据采团体例组成。此中定位体例的硬件筑立,网罗运动限制驱动限制电途板,伺服电机驱动体例,光栅反应体例。实行位子脉冲的发送,体例精准定位。搜集硬件筑立----采用HP公司高精度高速AD器件,通过USB2。0接话柄行对硬件筑立的初始化以及搜集数据的传输和存储。

  最先,按照地动物理模子,正在上位PC机上创造模仿搜集观测体例,然后,按照观测体例事先计划好的环节,驱动定位体例挪动,到达哀求的位子后,触发同步信号,一块使能激起源发送模仿野外震源的地动波,同时,另一块触发接纳器接纳地动信号,过程AD芯片搜集转换,调动为数字信号,通过USB2。0接口芯片,限制传输到上位筹划机。

  上位机发送驱动脉冲,通过伺服电机驱动器和伺服电机驱动整体机器体例挪动,因为伺服电机驱动器和伺服电机自己采用编码器反应布局,可能保障整体伺服体例发送驱动脉冲的绝对精确,从而保障电机自己运转转数的精确。天博体育但因为机器体例自己机器偏差的存正在,比如齿轮间隙,丝杠、导轨外观不服等体例偏差,因而,采用光栅线位移传感器组成全闭环体例,光栅及时反应机器体例的实践位子,保障机器体例定位精度的绝对精确。同步信号的触发即是通过读取光栅反应的脉冲数爆发的。(体例布局如图1所示)

  光栅线位移传感器可能将机器体例挪动的长度以脉冲串的花样反应输出,输出信号为两途TTL电平的脉冲,彼此位相差为90度。反应差分脉冲包蕴着定位体例挪动长度的精准讯息,但同时,因为体例有伺服电机及电源驱动器和大功率变压器等强电筑立,电磁噪声滋扰存正在,有须要对光栅返回的脉冲举办工夫惩罚,惩罚个别电途正在FPGA(可编程芯片)内部实行。

  FPGA芯片选用Altera公司的FLEX10K系列EPF10K20芯片,该芯片集成可用逻辑门数为两万门,外部布局为240脚外帖芯片。计划中可采用VHDL发言描写和道理图描写两种形式。正在可编程器件中实行的电途成效模块有:噪声惩罚电途、四倍频电途、同步信号触发电途和计数、锁存电途。

  此中,噪声惩罚电途道理是:凡是滋扰信号为窄脉冲随机信号,而对光栅返回的脉冲信号,由定位体例挪动的最高速率可能筹划出反应脉冲的最小宽度大于等于10us。因而,噪声惩罚个别,是按照返回长度脉冲串和随机滋扰脉冲的脉宽差别,举办的去噪惩罚。

  道理图如图2所示。由计数器1,2和较量器构成。其入网数器1为脉冲宽度计数器,CLK-EN接输入脉冲信号,脉冲信号的上升沿触发计数器计数,降落沿阻滞计数器,计数器的时钟信号由片外晶振片供应,频率为20MHZ,脉冲宽度为0。05us。对待驱动脉冲,脉宽广于10us,计数器值大于200,而凡是滋扰脉冲的脉宽远小于10us,计数器纪录的数值小于200。较量器树立为dataa[]大于等于datab[]数值时,输出脉冲信号,datab[]较量初值为200,较量端dataa同计数器1的计数输出端相连,脉宽广于树立初值的脉冲触发较量器输出脉冲,被确以为驱动脉冲,送入下一级计数器计数,小于树立初值的脉冲,不行触发较量器,不参加返回脉冲计数,从而,避免随机滋扰信号,保障返回脉冲的精确。

  光栅反应采用相差90度的差分脉冲,有利于降低反应体例的抗滋扰本领,但正在接口电途中,为到达光栅实践检测的精度,必要将返回的差分脉冲四倍频惩罚,即将脉冲量化为本来的四分之一。同时,按照两个脉冲的相位差,判别机器体例挪动偏向。

  同步触发信号用来使能激起源发送模仿地动波的超声信号,同时,启动A/D转换器下手数据搜集,正在机器体例高速挪动中爆发精确、平静的同步触发信号是工夫的枢纽。同步信号的触发是按照较量计数光栅反应的脉冲数实现。由计数器、较量器和数据锁存器构成的电途爆发。此中,数据锁存器用来树立较量器较量初值,由上位机按照道间距长度来树立。计数器及时纪录过程惩罚后的光栅反应脉冲数,计数器输出端与较量器较量端相连,计数器由输出的同步信号清零。当较量器两输入端口数据相称时,较量器输出端口发送同步触发信号Trigger,同时,同步触发信号对计数器清零,从头计数,较量,触发。

  计划开拓膺选用Cypress公司的EZ-USB FX2系列芯片Cy7C68013实行USB2。0通信工夫,实现对搜集数据的高速率传输。这种芯片是带智能USB接口的单片机,它将USB2。0通信接口契约、可编程外设接口整合到单片机集成电途中。集成的USB收发模块与USB总线的D+和D-引脚相连。成效壮大的串行接口引擎(SIE)以硬件的体例实行USB通信接口契约、举办串行数据译码和过错改动,以及其它USB所哀求的信号级操作等,结尾发送数据字节到USB端口或从USB端口接纳数据。它实行的数据传输速率有两种:全速---12Mbps,高速----480Mbps。

  本文采用从机形式,FX2的CPU仅仅用来初始化参加USB传输的各成效寄存器。由FPGA芯片行动限制主体,通过鉴定FX2片内FIFO数据的存储形态,限制爆发读写限制时序信号,实现外部数据存储芯片SRAM与USB芯片内部FIFO之间的数据传输。硬件道理框图如图3所示。

  Slave FIFO通道设定,正在FPGA内部采选实行数据传输的FX2内部FIFO通道。FPGA通过读取由FX2送出的FIFO形态字,判别FX2内部FIFO数据是否为空,当确定FIFO数据为空时,绽放IFCLK传输通道(IFCLK由FX2芯片内部送出),正在WR-EN外部写信号有用时,触发读写限制时序和爆发SRAM的地点信号。此中,正在IFCLK上升沿,触发SRAM地点爆发存数器,选通数据的存储地点。正在IFCLK的降落沿,触发SRAM-RD读信号有用,同时,触发FX2的FIFO写限制信号SLWR、SLOE有用,通过16位数据总线,将SRAM中数据送入USB芯片内的FIFO存储器中。用于时序限制的数据传输时钟IFCLK最高做事频率为48MHZ,可能通过对寄存器IFCONFIG的第七位装备,从FX2片内送出。

  序次框架用于加快开拓基于EZ-USB FX2系列芯片的外设,框架为FX2的初始化、惩罚尺度USB筑立乞请及USB挂起时的电源惩罚,供应交互函数。序次框架供应的职责调换函数:

  TD-Init(void):该函数正在框架初始化时被移用,用来初始化用户的整体变量。

  TD-Poll(void):正在筑立做事时候被反复移用,实行USB传送数据限制。它网罗一个推广外设成效的形态机。

  通过编写固件序次,将Slave FIFO树立成AUTO_IN/AUTO_OUT形式,正在这种形式下,CPU不介入数据传输进程的限制,整体数据换取由外设FPGA供应时序限制逻辑,从外部看,USB芯片仅仅是一个数据传输的通道,从而真正实行了USB的高速传输。

  固件序次的TD-Poll()函数,为数据传输的限制代码段,因为采AUTO_IN/AUTO_OUT形式,外部 的FPGA供应限制逻辑,CPU不参加USB数据包传输的限制,该函数内部不必编写代码。

  本体裁例计划是正在原地动物理模仿体例根基之上的改制升级项目,正在体例限制上,要紧通过采用FPGA工夫和USB2。0工夫实行。通过快要一年的运转阐明,机能较本来体例有了大大订正。搜集速率大幅度降低:以大港地动物理模仿搜集为例。大港油原野震物理模子为三维模子,按照观测体例计划,搜集道数为一万万道,每一道采样点数为4096,每一个采样数据为4个字节,整体搜集数据量142G,依照本来定点搜集形式筹划,大约必要挨近半年能力搜集实现。正在试验室实践做事中,采用新计划的体例搜集,机器体例挪动速度10KHZ,道间距同样为1。5mm,每隔1500脉冲触发一次搜集,每天搜集10万道,只用了30天就实现了模子的搜集做事,搜集速率大大降低。定位精度大大订正:通过正在FPGA芯片内部的硬件编程逻辑限制,实行对伺服电机驱动器的精准限制,实行发送脉冲的反应限制,实实际际挪动位子的及时反应校正,使得定位体例定位的精确度取得降低,整体机器体例最小挪动脉冲当量为1um,定位精度可能到达0。02mm,从而使得搜集数据的质料大大降低。2004年4月,体例成功通过了中邦计量科学咨询院长度处验收。

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