面向海洋可控源電磁勘探的電磁數(shù)據(jù)記錄儀設(shè)計.pdf

1、隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展,人類對地球資源的依賴日益增大。陸上資源已經(jīng)無法滿足經(jīng)濟高速發(fā)展的需要。海洋資源因其巨大的經(jīng)濟潛力,越來越被各個國家所重視。尤其是我國對能源的需求逐年攀升。能源危機已影響到了國家的經(jīng)濟穩(wěn)定和持續(xù)發(fā)展。研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電磁數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)是提高海底資源勘探能力的重要舉措。本文依托國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)課題“海洋可控源水下系統(tǒng)裝備研制和理論研究”和山東省科技發(fā)展計劃課題“深海電場觀測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”結(jié)

2、合項目實際研發(fā)過程中的技術(shù)積累,以超低噪聲、低頻斬波放大和高精度、低漂移時鐘技術(shù)為保障,利用高精度Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器和FPGA+ARM技術(shù)完成高分辨率、低噪聲、低頻微弱信號放大的電磁數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)的設(shè)計。
　　本文主要圍繞數(shù)據(jù)采集站中的電磁數(shù)據(jù)記錄儀進行研制。電磁數(shù)據(jù)記錄儀主要將電磁場傳感器接收回來的信號進行放大處理,然后再利用FPGA技術(shù)對多個Σ-Δ型ADC進行同步采集。將采集回來的數(shù)據(jù)利用FSMC總線傳給ARM,利用ARM結(jié)

3、合FATFS文件系統(tǒng)將數(shù)據(jù)存儲到CF卡。設(shè)計中集成了超低噪聲低頻斬波放大、可編程放大器、多采樣率的24位Σ-Δ型ADC、高可靠性數(shù)據(jù)存儲,并以高精度時鐘控制單元對多臺采集站之間實現(xiàn)同步采集。利用FPGA為核心的數(shù)字設(shè)計對采集系統(tǒng)進行采樣控制和數(shù)據(jù)處理,提高了數(shù)據(jù)處理速度和精度,同時也優(yōu)化了整個系統(tǒng)硬件電路設(shè)計的規(guī)模。
　　本文從課題的研究意義、國內(nèi)外研究動態(tài)、實現(xiàn)方法和技術(shù)等方面入手,對整個系統(tǒng)的設(shè)計做了詳細的理論分析并完成了軟硬

4、件設(shè)計。論文主要取得以下研究成果:完成了電磁數(shù)據(jù)記錄儀的硬件原理圖設(shè)計,并加工成PCB板,完成整個硬件電路的調(diào)試;利用Verilog HDL語言完成整個FPGA的控制邏輯設(shè)計,通過仿真驗證了邏輯功能的正確性;以ARM為平臺,完成了所有軟件的設(shè)計開發(fā)和調(diào)試。對整個系統(tǒng)進行了聯(lián)調(diào),在野外做了一系列測試完成了項目提出的性能指標。
　　系統(tǒng)設(shè)計的主要創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在:采用基于FPGA的數(shù)字邏輯設(shè)計方式,在硬件方面降低了電路設(shè)計的規(guī)模,節(jié)約