用于大型地震勘探网的高精度低功耗自检测数据采集系统

用于大型地震勘探网的高精度低功耗自检测数据采集系

统

前言

在进行石油和天然气地震勘探时,整个勘探网格通常会建立2,000到30,000个用于采集地壳内岩层反射波的节点。每个节点都有一个传感器、一套具备自检测功能的完整数据采集系统,以及一套将数据返回中央记录单元的遥感装置。这种应用的要求非常苛刻,需要高度线性的带宽动态范围在0.1 - 200Hz 的数据采集系统。由于整个勘探网需要大量的节点,因此每个勘探节点的功耗必须很低,而且还要保证所有勘探节点能够保持同步运作。每个数据采集节点都由以下元件组成：一个地震检波器或水下听诊器(分别用于陆地勘探和水下勘探)、一个可编程增益放大器、一个品模数转换器、一个多功能抽样滤波器和一个用于校准和自检测的高精度数模转换器。目前,专家们已经成功设计出一种专门经过优化的低功耗高性能数据采集系统。该系统的整体性能超过112dB线性(THD),具有在500 SPS 条件下高达123dB的动态范围(SNR)。数据采集部分的单个节点从5V 模拟电源获得的功耗为105mW。

图1 单个地震数据采集系统节点方框图

在天然气和石油地震勘探中,陆地勘探需要用爆破方式或地震波声源车,

水下勘探则需要使用气炮制造地震波;勘探人员通过采集从地壳岩层反射回来的地震波就能绘制出该地区的地质结构。80年代早期,地震数据采集系统采用一

种带有自动增益控制的瞬时“浮点”放大器和若干12位到16位连续渐进模数转换器。然而,这类早期系统的动态范围只有约70dB。此外,受实时数据所限,系统中的最大通道数量少于480个。80年代后期,通道数量增加到8000个,从而将行