專利名稱：一種大范圍地震數(shù)據(jù)采集的同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大規(guī)模石油地震勘探中地震儀器實現(xiàn)大范圍地震數(shù)據(jù)采集的同 步方法。
背景技術(shù)：
在大范圍內(nèi)進行地震數(shù)據(jù)采集的儀器中，目前常采用的同步方法有兩種，1)利用 GPS的同步脈沖信號實現(xiàn)儀器同步，2)利用固定延時修正的方法實現(xiàn)儀器同步。這兩種方 法都有自身無法克服的缺陷。利用GPS的同步脈沖信號實現(xiàn)儀器同步的方法，在實現(xiàn)上對儀器擺放的物理環(huán)境 有較高的要求，要求必須有GPS信號到達的地方才能擺放儀器。而石油勘探過程中會遇到 各種各樣的惡劣環(huán)境，比如江河、深谷、森林以及橋梁等，這些地方GPS信號很難覆蓋。即使 在地勢比較平坦的環(huán)境中，GPS信號也要受到天氣等外界信號的干擾，在雷雨天氣下會變得 很不穩(wěn)定，所以使得這種方法很受限制。利用固定延時修正的方法實現(xiàn)儀器同步的原理是，首先測量出一段固定長度電纜 對信號的延時特性，然后在使用的過程中，由儀器根據(jù)所接線纜長度的大小，對系統(tǒng)的延時 特性給予修正。這種方法實現(xiàn)起來比較簡單，但是帶來的誤差比較大。因為電纜對信號的 傳輸延時特性會隨著外界溫度、濕度以及電纜本身老化特性的變化而變化，用一個固定的 值對系統(tǒng)在不同環(huán)境下的延時特性作修正，不能得到精確的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用一對雙絞線結(jié)合FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)，對大 范圍地震數(shù)據(jù)采集進行動態(tài)補償，對不同的電纜傳輸延時特性做出修正，實現(xiàn)延時的預標 定和同步采集的大范圍地震數(shù)據(jù)采集的同步方法。在野外進行大范圍地震數(shù)據(jù)采集時，整個系統(tǒng)的組成和數(shù)據(jù)采集命令的傳輸如下 所示。(1)每個采集站設有4個地震數(shù)據(jù)采集通道，連接4道檢波器，收到由中央控制與 記錄單元給出的命令后，開始進行地震數(shù)據(jù)采集，并將采集到的地震微弱信號進行放大、濾 波等處理后打包傳送給交叉站。(2)交叉站作為測線和交叉線的數(shù)據(jù)交換節(jié)點，具有二級管理功能，管理測線上的 所有電源站與采集站，將收集到的采集站的數(shù)據(jù)打包發(fā)送給中央控制與記錄單元，每個交 叉站通過兩側(cè)的大線接口串行連接采集站與電源站。(3)中央控制與記錄單元重點完成對各交叉站的任務分配管理和地震數(shù)據(jù)的收 集、處理和存儲記錄工作，并通過交叉站給兩側(cè)的采集站發(fā)送數(shù)據(jù)采集的命令。大范圍內(nèi)地震數(shù)據(jù)采集的同步方法具體實現(xiàn)如下(1)整個系統(tǒng)完全上電后，中央控制與記錄單元給出命令，指定每條測線最尾端的采集站；
(2)中央控制與記錄單元通過交叉站給出延時標定命令，將大線的命令通道切換 至延時標定狀態(tài)；(3)交叉站通過接口模塊的同步管腳給出一個TB脈沖信號，每個采集站測量出自 己到測線尾端采集站的延時Tl (Tlmax、Tl2-Tl6,統(tǒng)稱為Tl)，同時向交叉站報告自己測量的 結(jié)果，并將結(jié)果記錄在自己內(nèi)存中；(4)交叉站收到所有采集站的測量結(jié)果即認為延時測量結(jié)束；(5)交叉站從最靠近交叉站的一個站體的返回值中取出測量結(jié)果，這個測量結(jié)果 就是該段大線同步信號傳輸?shù)淖畲笱訒rTlmax，交叉站向每個采集站給出一個修正值T2 = Ims-Tlmax,當交叉站給出TB脈沖后，每個采集站在收到TB脈沖后都延時T1+T2時間再把 TB信號作為真正的數(shù)據(jù)采集啟動信號；(6)所有的采集站都會以交叉站給出的TB信號為基準，在其后的Ims同時啟動數(shù) 據(jù)采集。發(fā)明的效果利用上述方法對系統(tǒng)的同步特性進行了測試，同步測試系統(tǒng)的搭建如圖3所示， 其中大線采用220M地震專用線纜。使用Agilent MS06104A示波器測試結(jié)果如下做過延時補償后，各站體收到TB命令后產(chǎn)生的內(nèi)TB信號。各站體內(nèi)TB信號的時 間誤差在0. 5us左右。多次TB的疊加，每個站中各次內(nèi)TB之間存在0. 5us的晃動示。


圖1是地震采集系統(tǒng)總體邏輯框圖。圖2是地震數(shù)據(jù)采集的同步過程。圖3是同步測試系統(tǒng)組成原理框圖。
具體實施例方式本項目的系統(tǒng)帶道能力是單線2000道，一個交叉站管理橫向的500個采集站，使 用以下的方案來修正數(shù)據(jù)采集命令的傳輸延遲，統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集的起始時刻。大范圍內(nèi)地震數(shù)據(jù)采集的同步方法具體實現(xiàn)如下1、整個系統(tǒng)完全上電后，中央控制與記錄單元給出命令，指定每條測線最尾端的 采集站(圖2中7)。2、中央控制與記錄單元通過交叉站(圖2中)給出延時標定命令，將大線的命令 通道切換至延時標定狀態(tài)。3、交叉站通過接口模塊的同步管腳給出一個TB2脈沖信號，每個采集站測量出自 己到測線尾端采集站的延時Tl (如圖2所示的Tlmx、Tl2-Tl6,統(tǒng)稱為Tl)。同時向交叉站 報告自己測量的結(jié)果，并將結(jié)果記錄在自己內(nèi)存中。TB1CTime Break)，是地震勘探中的一 個同步脈沖，用于做同步數(shù)據(jù)采集。4、交叉站收到所有采集站的測量結(jié)果即認為延時測量結(jié)束。5、交叉站從最靠近交叉站的一個站體 的返回值中取出測量結(jié)果，這個測量結(jié)果就 是該段大線同步信號傳輸?shù)淖畲笱訒rTlmax (如圖2所示)。交叉站向每個采集站給出一個修正值T2 (Τ2 = Ims-Tlmax)(如圖2所示)。這樣真正工作時，當交叉站給出TB脈沖后，每個采集站在收到TB脈沖后都延時T1+T2時間再把TB信號作為真正的數(shù)據(jù)采集啟動信號。6、如此所有的采集站都會以交叉站給出的TB信號為基準，在其后的Ims同時啟動 數(shù)據(jù)采集。做過延時補償后，各站體收到TB命令后產(chǎn)生的內(nèi)TB信號。各站體內(nèi)TB信號的時 間誤差在0. 5us左右。多次TB的疊加，每個站中各次內(nèi)TB之間存在0. 5us的晃動。
權(quán)利要求
一種大范圍地震數(shù)據(jù)采集的同步方法，其特征在于同步方法具體實現(xiàn)如下(1)整個系統(tǒng)完全上電后，中央控制與記錄單元給出命令，指定每條測線最尾端的采集站；(2)中央控制與記錄單元通過交叉站給出延時標定命令，將大線的命令通道切換至延時標定狀態(tài)；(3)交叉站通過接口模塊的同步管腳給出一個TB脈沖信號，每個采集站測量出自己到測線尾端采集站的延時T1，包括T1max、T12-T16，統(tǒng)稱為T1，同時向交叉站報告自己測量的結(jié)果，并將結(jié)果記錄在自己內(nèi)存中；(4)交叉站收到所有采集站的測量結(jié)果即認為延時測量結(jié)束；(5)交叉站從最靠近交叉站的一個站體的返回值中取出測量結(jié)果，這個測量結(jié)果就是該段大線同步信號傳輸?shù)淖畲笱訒rT1max，交叉站向每個采集站給出一個修正值T2＝1ms-T1max，當交叉站給出TB脈沖后，每個采集站在收到TB脈沖后都延時T1+T2時間再把TB信號作為真正的數(shù)據(jù)采集啟動信號；(6)所有的采集站都會以交叉站給出的TB信號為基準，在其后的1ms同時啟動數(shù)據(jù)采集。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大范圍地震數(shù)據(jù)采集的同步方法，中央控制與記錄單元給出命令，指定測線尾端采集站；通過交叉站給出延時標定命令，交叉站通過接口模塊的同步管腳給出一個TB脈沖信號，每個采集站測量出到測線尾端采集站的延時T1，交叉站從最靠近交叉站的一個站體的返回值中取出測量結(jié)果T1max，交叉站向每個采集站給出一個修正值T2＝1ms-T1max，當交叉站給出TB脈沖后，每個采集站在收到TB脈沖后都延時T1+T2時間再把TB信號作為真正的數(shù)據(jù)采集啟動信號；所有的采集站都會以交叉站給出的TB信號為基準，在其后的1ms同時啟動數(shù)據(jù)采集；各站體內(nèi)TB信號的時間誤差在0.5us。
文檔編號G01V1/22GK101839996SQ20091008062
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者盧濤, 孫崇海, 張國榮, 曹俊文, 武杰, 郁專, 錢宇輝, 陳聯(lián)青, 韓曉泉 申請人:中國石油天然氣集團公司;中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司