一種海上地震數據採集測試系統的製作方法
2023-05-02 09:00:56 1
一種海上地震數據採集測試系統的製作方法
【專利摘要】一種海上地震數據採集測試系統，涉及地球物理勘探【技術領域】，實現對海上地震數據進行運算及相應處理。包括控制單元、電源模塊和與控制單元連接的測試功能模塊和採集功能模塊；控制單元，用於下發測試指令；接收和處理測試功能模塊發送的測試數據；測試功能模塊，用於根據測試指令配置採集功能模塊的參數，接收採集功能模塊發送的測試數據；採集功能模塊，用於根據配置採集數據，並將採集數據進行預處理，獲得測試數據，並將所述測試數據發送至測試功能模塊；電源模塊，用於為各個模塊提供電能。本發明未採用光纖傳輸、CPCI機箱等；使得測試系統結構整體更加緊密，且便於攜帶，同時為海上地震數據的實時測試作業提供了較好的測試平臺。
【專利說明】一種海上地震數據採集測試系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及地球物理勘探【技術領域】，尤其涉及一種海上地震數據採集測試系統。【背景技術】
[0002]目前，海上高精度地震採集技術作為深水油氣田資源勘探開發的核心技術，直接制約著我國深海油氣勘探開發技術與裝備開發的技術水平；能夠解決海上高精度地震採集技術這一瓶頸性問題，便能更好的解決我國海上深水油氣資源勘探問題，大幅度提高深水油氣資源勘探的成功率，提高海上油田開發採收率，推動我國高端海洋工程裝備和深水油氣勘探開發技術服務產業發展。其中，作為配套海上高精度地震採集裝備的採集電路測試系統的技術水平對海上地震數據採集測試分析等有著重要的影響。
[0003]現有技術中的地震數據採集電路測試系統，其採集板採集數據後上傳數據包，然後通過CPCI (Compact Peripheral Component Interconnect,緊湊型PCI)機箱經光纖傳輸至控制系統，控制系統進而進行相應的測試以及處理；其中，數據上傳過程需配置380V電源電壓經光纖才能傳輸到控制系統，數據傳輸過程較為複雜，且需要通過光纖傳輸才能實現；CPCI機箱體積較大，控制系統與CPCI機箱不便於攜帶；需要配置專門的拖攬放置上述機箱及控制系統才能實現海上地震數據的實時測試。就目前而言，現有的採集電路測試系統因存在上述體積大、傳輸模式複雜的缺點，不能較好的為海上地震數據的採集提供服務。
【發明內容】
[0004]本發明解決的技術問題是提供一種海上地震數據採集測試系統，能夠便於攜帶，無需配備專門的拖攬便能實現對海上地震數據進行運算及相應處理。
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供了海上地震數據採集測試系統，包括控制單元、電源模塊和與控制單元連接的測試單元，所述測試單元包括依次相連的測試功能模塊和採集功能1?塊；
[0006]控制單元，用於下發測試指令；還用於接收和處理測試功能模塊發送的測試數據；
[0007]測試功能模塊，用於根據所述測試指令配置採集功能模塊的參數，還用於接收採集功能模塊發送的測試數據；
[0008]採集功能模塊，用於根據測試功能模塊的配置採集數據，並將採集數據進行預處理，獲得測試數據，並將所述測試數據發送至測試功能模塊；
[0009]電源模塊，用於為各個模塊提供電能。
[0010]進一步地， 所述測試單元還包括第一接口模塊和第二接口模塊，所述第一接口模塊、測試功能模塊、第二接口模塊和採集功能模塊依次相連，
[0011]所述第一接口模塊，用於將控制單元下發的測試指令發送給測試功能模塊，還用於將測試功能模塊上傳的測試數據發送給控制單元；
[0012]所述第二接口模塊，用於將測試功能模塊的參數發送給採集功能模塊，還用於將採集功能模塊獲得的測試數據發送給測試功能模塊。
[0013]進一步地，所述採集功能模塊包括依次相連的檢波器、模數轉換電路、採樣電路和處理器，
[0014]所述檢波器，用於接收輸入的波形信號，獲得模擬信號；
[0015]所述模數轉換電路，用於將所述檢波器輸出的所述模擬信號轉換為數位訊號；
[0016]所述採樣電路，用於將所述模數轉換電路輸出的所述數位訊號進行串並採樣處理，獲得串行數位訊號；
[0017]所述處理器，用於根據所述測試指令配置採集功能模塊的參數，還用於根據所述測試指令配置所述採樣電路的採樣頻率，並且將所述串行數位訊號轉換為測試數據發送至控制單元。
[0018]進一步地，所述採集功能模塊還包括放大器，所述放大器連接在所述檢波器和所述模數轉換電路之間，所述放大器用於對所述檢波器輸出的模擬信號進行放大，將放大後的模擬信號發送至所述模數轉換電路。
[0019]進一步地，所述採集功能模塊還包括濾波電路，所述濾波電路連接在所述檢波器和所述模數轉換電路之間，所述濾波電路用於對所述檢波器輸出的模擬信號濾波去噪處理，將濾波後的模擬信號發送至所述模數轉換電路；
[0020]所述處理器，還用於根據所述測試指令配置所述濾波電路的濾波方式。
[0021]進一步地，所述採集功能模塊還包括測試信號發生器，所述測試信號發生器與所述處理器相連；
[0022]所述控制單元下發的測試指令包括測試信號配置信息；
[0023]所述處理器，還用於根據所述控制單元輸出地所述配置信息，生成測試信號參數信息；
[0024]所述測試信號發生器，用於根據所述處理器輸出的所述測試信號參數信息生成正弦波測試信號，並將所述正弦波測試信號輸出至所述檢波器輸出端。
[0025]進一步地，所述第一接口模塊和第二接口模塊為RS485接口模塊。
[0026]所述採集功能模塊多個採集板和多個接插件，所述每個採集板與一個接插件相連組成一個採集道，
[0027]所述測試功能模塊根據所述測試指令配置採集功能模塊的參數是指:控制所述採集板是否接入電路。
[0028]進一步地，所述測試功能模塊包括多個通道測試模塊，每個通道測試模塊與一個採集道對應；
[0029]所述每個通道測試模塊包括命令解析及轉發單元和數據整理及上傳單元，
[0030]所述命令解析及轉發單元，用於接收並解析所述測試指令，並根據所述測試指令配置與所述通道測試模塊對應的採集道的參數，
[0031]所述數據整理及上傳單元，用於接收採集功能模塊發送的測試數據，並將所述測試數據上傳至控制單元。
[0032]進一步地，奇數道的採集板接入電路或者偶數道的採集板接入電路。
[0033]進一步地，所述控制單元接收所述測試數據，計算以下參數中的一個或者多個:系統噪聲指標、環境噪聲指標、信噪比、總諧波失真量、共模抑制比、道間信號串擾幅度、道間電容值、道間內阻值、採集功能模塊模擬信道帶寬、正弦波數字迴環項。
[0034]本發明上述技術方案具有如下有益效果:
[0035]本發明海上地震數據採集測試系統通過，測試指令的下發、測試數據的實時接收、處理、記錄以及對測試系統整體進行監控，能夠實現對海上地震數據進行運算及相應處理；本發明較現有地震測試系統相比，未採用光纖傳輸、CPCI機箱等；使得測試系統結構整體更加緊密，且便於攜帶，同時為海上地震數據的實時測試作業提供了較好的測試平臺。
[0036]本申請的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本申請而了解。本申請的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1為本發明海上地震數據採集測試系統實施例的結構示意圖；
[0038]圖2為本發明海上地震數據採集測試系統的採集功能模塊的結構示意圖；
[0039]圖3為本發明海上地震數據採集測試系統的測試功能模塊的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0040]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互任意組合。
[0041]如圖1所示，本發明實施例提供了一種海上地震數據採集測試系統，包括控制單元、電源模塊和與控制單元連接的測試單元，所述測試單元包括依次相連的測試功能模塊和米集功能t旲塊；
[0042]控制單元，用於下發測試指令；還用於接收和處理測試功能模塊發送的測試數據；
[0043]測試功能模塊，用於根據所述測試指令配置採集功能模塊的參數，還用於接收採集功能模塊發送的測試數據；
[0044]採集功能模塊，用於根據測試功能模塊的配置採集數據，並將採集數據進行預處理，獲得測試數據，並將所述測試數據發送至測試功能模塊；
[0045]電源模塊，用於為各個模塊提供電能。
[0046]如圖1所示，可選地，所述測試單元還包括第一接口模塊和第二接口模塊，所述第一接口模塊、測試功能模塊、第二接口模塊和採集功能模塊依次相連，
[0047]所述第一接口模塊，用於將控制單元下發的測試指令發送給測試功能模塊，還用於將測試功能模塊上傳的測試數據發送給控制單元；
[0048]所述第二接口模塊，用於將測試功能模塊的參數發送給採集功能模塊，還用於將採集功能模塊獲得的測試數據發送給測試功能模塊。
[0049]如圖2所示，所述採集功能模塊包括依次相連的檢波器、模數轉換電路、採樣電路和處理器，
[0050]所述檢波器，用於接收輸入的波形信號，獲得模擬信號；
[0051]所述模數轉換電路，用於將所述檢波器輸出的所述模擬信號轉換為數位訊號；[0052]所述採樣電路，用於將所述模數轉換電路輸出的所述數位訊號進行串並採樣處理，獲得串行數位訊號；
[0053]所述處理器，用於根據所述測試指令配置採集功能模塊的參數，還用於根據所述測試指令配置所述採樣電路的採樣頻率，並且將所述串行數位訊號轉換為測試數據發送至控制單元。
[0054]可選地，所述採集功能模塊還包括放大器，所述放大器連接在所述檢波器和所述模數轉換電路之間，所述放大器用於對所述檢波器輸出的模擬信號進行放大，將放大後的模擬信號發送至所述模數轉換電路。
[0055]可選地，所述採集功能模塊還包括濾波電路，所述濾波電路連接在所述檢波器和所述模數轉換電路之間，所述濾波電路用於對所述檢波器輸出的模擬信號濾波去噪處理，將濾波後的模擬信號發送至所述模數轉換電路；
[0056]所述處理器，還用於根據所述測試指令配置所述濾波電路的濾波方式。
[0057]可選地，所述採集功能模塊還包括測試信號發生器，所述測試信號發生器與所述處理器相連；
[0058]所述控制單元下發的測試指令包括測試信號配置信息；
[0059]所述處理器，還用於根據所述控制單元輸出地所述配置信息，生成測試信號參數信息；
[0060]所述測試信號發生器，用於根據所述處理器輸出的所述測試信號參數信息生成正弦波測試信號，並將所述正弦波測試信號輸出至所述檢波器輸出端。
[0061]如圖1和3所示，所述第一接口模塊和第二接口模塊為RS485接口模塊。
[0062]所述採集功能模塊多個採集板和多個接插件，所述每個採集板與一個接插件相連組成一個採集道，
[0063]所述測試功能模塊根據所述測試指令配置採集功能模塊的參數是指:控制所述採集板是否接入電路。
[0064]如圖3所示，所述測試功能模塊包括多個通道測試模塊，每個通道測試模塊與一個採集道對應；
[0065]所述每個通道測試模塊包括命令解析及轉發單元和數據整理及上傳單元，
[0066]所述命令解析及轉發單元，用於接收並解析所述測試指令，並根據所述測試指令配置與所述通道測試模塊對應的採集道的參數，
[0067]所述數據整理及上傳單元，用於接收採集功能模塊發送的測試數據，並將所述測試數據上傳至控制單元。
[0068]根據測試指令，可以奇數道的採集板接入電路或者偶數道的採集板接入電路。
[0069]所述控制單元接收所述測試數據，計算以下參數中的一個或者多個:系統噪聲指標、環境噪聲指標、信噪比、總諧波失真量、共模抑制比、道間信號串擾幅度、道間電容值、道間內阻值、採集功能模塊模擬信道帶寬、正弦波數字迴環項。
[0070]實施例
[0071]系統噪聲指標的測試步驟為:系統噪音指標的測試是當採樣信號通道輸入為零，放大器輸入接地，濾波器和ADC在一定濾波方式和採樣率下工作時，測量採集電路的本體噪聲，即採樣信號通道輸入為零時的系統輸出。[0072]環境噪聲指標的測試步驟為:環境噪聲指標的測試的目的是測量正常工作時，採樣信號通道獲取的環境噪聲。在測試中，放大器輸入接採樣信號通道，其餘配置與系統噪聲測試一樣。進行測試之前需確定濾波器的濾波方式和採樣率。
[0073]信噪比的測試步驟為:正常工作時，採樣信號通道輸入採集信號時的系統輸出與系統噪聲或者環境噪聲的比值。
[0074]總諧波失真量的測試步驟為:
[0075]在測試時使採集電路與外部檢波器斷開，採集電路內部產生一個正弦測試信號，該信號通過採集電路的測試信號通路，在一定的測試條件下(31.25HZsine正弦波、滿幅度、Linear phase濾波和Ims採樣率),記錄測試輸出採樣點,採樣點序列的長度1024,然後通過公式計算各個指標的值。
[0076]共模抑制比的測試步驟為:共模抑制比的測試是為了測量採集電路對共模信號的抑制程度，一般來說，對共模信號的抑制程度越高越有利於對微弱信號的拾取和放大。具體做法是先使採集電路與外部檢波器斷開，在採集電路內部產生一個共模正弦測試信號，讓該信號進入採集電路的信號採集通道，從放大器輸入，經過ADC和濾波後輸出。然後記錄一定長度的輸出採樣點序列，計算輸出信號的強弱，然後與共模輸入信號的強弱進行比較；就可以得到共模抑制比參數(CMRR)。
[0077]道間信號串擾幅度的測試步驟為:測試奇(偶)數道對偶(奇)數道的信號串擾幅度。奇數道道間串擾測試(放大器奇數道接入DAC OUT端輸出的測試信號，偶數道接地，信號為31.25Hz，滿幅度正弦)。
[0078]道間電容值的測試步驟為:測量奇(偶)數道檢波器電容值。奇(偶)數道檢波器電容測試(放大器奇數道接入DAC BUF端輸出31.25Hz滿幅度正弦信號，偶數道接入DAC OUT端輸出31.25Hz)。
[0079]道間內阻值的測試步驟為:測量奇(偶)數道檢波器內阻。奇(偶)數道檢波器漏電測試(漏電阻被測道放大器接入DAC BUF端輸出的31.25Hz滿幅度正弦信號，基準道接入DAC OUT端輸出的31.25Hz滿幅度正弦信號，頻域中求出接受到的信號幅度，奇通道與偶通道的比值小於某閾值為漏電，該閾值由電路特性決定，事先固定)。
[0080]採集功能模塊模擬信道帶寬的測試步驟為:目前採集電路脈衝測試的目的是觀察採集電路自身對脈衝信號的頻率響應特性。
[0081]正弦波數字迴環項的測試步驟為:通過數字迴環可以檢測採集電路上數字器件的工作是否正常，可以檢驗採集電路是否能對配置指令進行正確的解析，濾波器的類型及性能參數能否正確配置也完全可以通過數字迴環測試來進行判斷。測試原理:測試信號由DSP產生，並通過DSP內部迴環(Loopback)進行處理。計算指標:THD/SNR/增益一致性/相位一致性。
[0082]雖然本申請所揭露的實施方式如上，但所述的內容僅為便於理解本申請而採用的實施方式，並非用以限定本申請。任何本申請所屬領域內的技術人員，在不脫離本申請所揭露的精神和範圍的前提下，可以在實施的形式及細節上進行任何的修改與變化，但本申請的專利保護範圍，仍須以所附的權利要求書所界定的範圍為準。
【權利要求】
1.一種海上地震數據採集測試系統，其特徵在於，包括控制單元、電源模塊和與控制單元連接的測試單元，所述測試單元包括依次相連的測試功能模塊和採集功能模塊； 控制單元，用於下發測試指令；還用於接收和處理測試功能模塊發送的測試數據； 測試功能模塊，用於根據所述測試指令配置採集功能模塊的參數，還用於接收採集功能模塊發送的測試數據； 採集功能模塊，用於根據測試功能模塊的配置採集數據，並將採集數據進行預處理，獲得測試數據，並將所述測試數據發送至測試功能模塊； 電源模塊，用於為各個模塊提供電能。
2.根據權利要求1所述的測試系統，其特徵在於，所述測試單元還包括第一接口模塊和第二接口模塊，所述第一接口模塊、測試功能模塊、第二接口模塊和採集功能模塊依次相連， 所述第一接口模塊，用於將控制單元下發的測試指令發送給測試功能模塊，還用於將測試功能模塊上傳的測試數據發送給控制單元； 所述第二接口模塊，用於將測試功能模塊的參數發送給採集功能模塊，還用於將採集功能模塊獲得的測試數據發送給測試功能模塊。
3.根據權利要求1所述的測試系統，其特徵在於，所述採集功能模塊包括依次相連的檢波器、模數轉換電路、採樣電路和處理器， 所述檢波器，用於接收輸入的波形信號，獲得模擬信號； 所述模數轉換電路，用於將所述檢波器輸出的所述模擬信號轉換為數位訊號； 所述採樣電路，用於將所述模數轉換電路輸出的所述數位訊號進行串並採樣處理，獲得串行數位訊號； 所述處理器，用於根據所述測試指令配置採集功能模塊的參數，還用於根據所述測試指令配置所述採樣電路的採樣頻率，並且將所述串行數位訊號轉換為測試數據發送至控制單元。
4.根據權利要求3所述的測試系統，其特徵在於，所述採集功能模塊還包括放大器，所述放大器連接在所述檢波器和所述模數轉換電路之間，所述放大器用於對所述檢波器輸出的模擬信號進行放大，將放大後的模擬信號發送至所述模數轉換電路。
5.根據權利要求3或4所述的測試系統，其特徵在於，所述採集功能模塊還包括濾波電路，所述濾波電路連接在所述檢波器和所述模數轉換電路之間，所述濾波電路用於對所述檢波器輸出的模擬信號濾波去噪處理，將濾波後的模擬信號發送至所述模數轉換電路； 所述處理器，還用於根據所述測試指令配置所述濾波電路的濾波方式。
6.根據權利要求3所述的測試系統，其特徵在於，所述採集功能模塊還包括測試信號發生器，所述測試信號發生器與所述處理器相連； 所述控制單元下發的測試指令包括測試信號配置信息； 所述處理器，還用於根據所述控制單元輸出地所述配置信息，生成測試信號參數信息； 所述測試信號發生器，用於根據所述處理器輸出的所述測試信號參數信息生成正弦波測試信號，並將所述正弦波測試信號輸出至所述檢波器輸出端。
7.根據權利要求2所述的測試系統，其特徵在於，所述第一接口模塊和第二接口模塊為RS485接口模塊， 所述採集功能模塊多個採集板和多個接插件，所述每個採集板與一個接插件相連組成一個採集道， 所述測試功能模塊根據所述測試指令配置採集功能模塊的參數是指:控制所述採集板是否接入電路。
8.根據權利要求7所述的測試系統，其特徵在於，所述測試功能模塊包括多個通道測試模塊，每個通道測試模塊與一個採集道對應； 所述每個通道測試模塊包括命令解析及轉發單元和數據整理及上傳單元， 所述命令解析及轉發單元，用於接收並解析所述測試指令，並根據所述測試指令配置與所述通道測試模塊對應的採集道的參數， 所述數據整理及上傳單元，用於接收採集功能模塊發送的測試數據，並將所述測試數據上傳至控制單元。
9.根據權利要求7所述的測試系統，其特徵在於，奇數道的採集板接入電路或者偶數道的採集板接入電路。
10.根據權利要求1所述的測試系統，其特徵在於，所述控制單元接收所述測試數據，計算以下參數中的一個或者多個:系統噪聲指標、環境噪聲指標、信噪比、總諧波失真量、共模抑制比、道間信號串擾幅度、道間電容值、道間內阻值、採集功能模塊模擬信道帶寬、正弦波數字迴環項。
【文檔編號】G01V1/28GK103592686SQ201310585414
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月19日 優先權日:2013年11月19日
【發明者】俞健, 謝榮清, 張勇, 郭軼 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司