可控震源信号发生器研制

【摘要】随着科技的不断进步，能源短缺限制着人类社会的发展。目前，为了解决这个问题，最切实有效的方法就是改进能源勘探技术。今天，地震勘探技术是众多技术手段中最成熟操作性最强的的勘探技术之一。地震勘探系统由地震仪、震源、检波器[1]构成。震源是其中的重要组成。它的作用是信号发生源。作为勘探系统的输入源，对地震勘探最终成像效果的质量关联很大。可控震源技术最早是由大陆石油公司提出并研制的，这种震源最大的优点就是替代了破坏性很强的炸药震源，利用长时间积累的较低能量产生瞬间的大冲击能量。虽然可控震源技术在世界范围应用非常广泛，但是国内的研发水平与国外先进水平还有一定差距。基于这种背景，笔者开始了可控震源的学习和研究。可控震源多是以DDS技术为基础实现的。一般的解决方案为FPGA、DSP、单片机配合DDS芯片。笔者采用了ARM+FPGA的构架，这样ARM芯片负责电路接口的通信控制功能和对反馈回来的信号进行闭环控制，而FPGA则专注于地震数据的采集和输送控制信号，发挥了两种芯片各自的优势。本文以整个系统的搭建为主要内容，做了以下工作：1讲述地震勘探的主要思想，分析了可控震源的国内外发展现状。阐述了可控震源勘探的基本思想和原理以及可控震源的基本原理。简要描述了地震勘探领域的相关技术的基本内容和扫描技术的种类。2设计了可控震源的系统框架整体方案。课题采用了ARM+FPGA的架构，ARM是设计的控制核心，负责输出信号参数的选择，以及对反馈信号的闭环控制。FPGA主要负责接收ARM控制信号，控制DA信号输出波形并接收反馈回来的波形信号。3设计完成了系统的硬件平台。硬件中包含了信号发生器电路板和控制板。控制板包括ARM9芯片、16MNORFLASH、64MSDRAM、RS232接口、CF卡以及总线扩展接口。信号板包括了FPGA、CS5376、CS4373、CS5372等核心部件。详尽阐述了关于ARM9在Linux下的移植。其中内容包括了Linux内核移植、根文件系统制作、U-Boot移植。并且以目标板为例介绍了代码的修改方法。文章最后对硬件电路的功能进行了测试。编写了测试程序用arm芯片对FPGA进行了读写操作，并针对技术指标输出了正弦信号。完成了可控震源控制系统的基本要求。
【作者】杜宇建；
【导师】陈祖斌；
【作者基本信息】吉林大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】FPGA；ARM；可控震源；闭环控制；嵌入式；

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