分布式无线数据采集的实现-物理电子学专业论文.docxVIP

摘 摘 要 I I 摘 要 近些年来，用于石油地震勘探的地震数据采集系统开始逐步引入无线传感器 网络技术。但是目前适合石油地震勘探的无线传感器网络技术尚不成熟，存在着 各种各样的问题。作者所在实验室研发的大型全数字地震仪系统也开始加入无线 传感器网络，以便满足石油地震勘探中地震数据采集的各种需求。 本文在调研了无线传感器网络和学习分布式无线数据采集实现过程中所用 到的器件资料的基础上，初步实现了分布式无线数据采集系统的原型，并对数据 采集站体进行了多项测试和测试结果分析。具体所做工作和测试内容如下所述。 设计完成了分布式无线数据采集平台主控系统。包括微处理器、可编程时钟 合成器、电源模块等的硬件配置，以及对微处理器的驱动配置。通过在该平台中 加入数据采集模块和无线通讯模块，并对这两个模块进行了软件配置，初步实现 了分布式无线数据采集系统的原型。 在对分布式无线数据采集站体数据采集模块的整合基础上，实现了对数据采 集模块的测试。采集站体的采集模块使用的 ADC 是 ADS1282。完成了对 ADC 的软件配置、被测信号的数据采集和 AD 性能测试软件的编写。通过 AD 测试， 这款 ADC 的通道噪声 RMS 值为 1.59 uV，谐波畸变为 一?109.1 dB，动态范围为 120.8 dB，测试结果表明该 ADC 的性能满足地震数据采集的需求。 通过对分布式无线数据采集站体无线通讯模块的整合，实现了站体之间的无 线通讯。该模块核心是 CC1101。通过编写 CC1101 的驱动配置及测试代码，实 现了站体之间的无线通讯，并进行了无线通讯测试。累计无线通讯测试时间约为 2000 分钟，无线通讯误码率小于 9.5?10一10 ，表明无线通讯稳定可靠。 在初步完成分布式无线数据采集系统的原型基础上，实现了一种用于分布式 无线数据采集单元之间的时钟同步方法。通过无线通信用 CPU 的计数器记录站 体之间发送接收数据包的时刻来实现时钟同步，通过无线通信用 CPU 的 DAC 调 节压控振荡器来进一步提高时钟同步精度。并在主从机时钟同步和时钟没有同步 两种情况下，进行了分布式数据采集和分析对比。在本文时钟同步测试中，时钟 同步时主从机信号同步精度达到 0.061ms，比时钟未同步时的 1.27ms 改善了很 多。测试结果表明时钟同步对于提高分布式采集数据的同步性具有十分重要的意 义。 总之，本文初步实现了石油地震勘探中的分布式无线数据采集系统原型，为 实验室的大型全数字地震仪系统研发项目中加入分布式无线数据采集网络做了 I II 一定的准备和铺垫工作。 关键词：地震勘探，无线，分布式数据采 A Abstract PAGE PAGE III ABSTRACT In recent years, seismic data acquisition system for seismic exploration for petroleum began to gradually introduce wireless sensor network technology. But now wireless sensor network used for the oil seismic exploration is not yet mature, and there are kinds of problems. Large full digital seismograph system which is researched and developed by the laboratory where the writer works has begun to join the wireless sensor network to meet the oil seismic exploration in the seismic data acquisition needs. Based on investigation on the wireless sensor networks and the study of the devices used in the realization of the distributed wireless sensor networks, this paper realizes initially the prototype of the distributed wireless data acquisition system, and has a number of tests on the data collection station and analyses the test results. T