地震物理模擬實驗系統中的超聲波震源技術方案

本實用新型專利技術涉及地震物理模擬實驗系統中的超聲波震源，包括：PC機波形產生部分，控制單元部分，數模轉換部分和驅動放大部分；PC機波形產生部分與控制單元部分連接；控制單元部分與數模轉換部分；數模轉換部分和驅動放大部分連接。本實用新型專利技術能較好地模擬出超聲波震源信號。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及系統模擬，尤其涉及地震物理模擬實驗系統中的超聲波震源。
技術介紹
地震物理模擬實驗 系統主要包括模型，超聲波震源和接收器，定位系統，數據采集系統。超聲波震源是地震模擬采集系統中最重要的組成部分，精確穩定的高性能超聲波震源提高地震物理模擬實驗系統的分辨能力、穩定性和抗干擾能力，在超聲技術和超聲測試領域中有很現實的意義。地震物理模擬技實驗就是用一定的材料，按一定的比例，制造出與實際地質構造在形態、結構和物性各方面的主要特征相當的物理模型，通過超聲測試技術，模擬野外勘探方法的一種技術。在實驗室中利用這種模型模擬野外地震勘探工作，進行各種方式的數據采集，再對數據進行處理，用以研究地震資料的野外采集方法、數據室內處理方法以及地震資料解釋的理論和實際問題。對于應用地球物理的理論和方法研究，物理模擬可以發揮重要作用。
技術實現思路
為了解決上述的技術問題，提供了地震物理模擬實驗系統中的超聲波震源。本技術提供了地震物理模擬實驗系統中的超聲波震源，包括PC機波形產生部分，控制單元部分，數模轉換部分和驅動放大部分；PC機波形產生部分與控制單元部分連接；控制單元部分與數模轉換部分；數模轉換部分和驅動放大部分連接。在一個示例中，PC機波形產生部分與控制單元部分之間設置有接口單元。在一個示例中，還包括存儲單元部分，控制單元部分與存儲單元部分連接。在一個示例中，還包括配置單元部分，PC機波形產生部分與配置單元部分連接。在一個示例中，PC機波形產生部分還與控制單元部分通過JTAG接口連接。在一個示例中，還包括測試備用單元部分，控制單元部分與測試備用單元部分連接。在一個示例中，測試備用單元部分包括按鈕、指示燈、測試備用口和/或跳線。本技術能較好地模擬出超聲波震源信號。附圖說明圖I為本技術提供的超聲波震源結構圖。具體實施方式以下結合附圖，對本技術做進一步的詳細描述。地震物理模擬實驗超聲波震源設計可分為波形產生，波形存儲，波形發送，數據驗證四大部分，本技術在PC機上采用軟件產生數字波形，在硬件電路板上實現波形傳送、存儲、轉換、放大、輸出過程，最終回傳數據在PC機上采用軟件做相關、褶積運算，從而實現了整個過程。PC機波形產生部分在PC機上編程產生各種波形，并且將以上所有波形實現可視化；對其作傅利葉變換，得到各種波形的頻域特性曲線，并將波形可視化；據重要可控點生成振幅包羅線，并將其疊加到頻域特性曲線上；疊加后的頻域曲線作反傅利葉變換，得到變頻、變幅波，并實現其可視化；將以上波形采樣后，通過格式變換(轉換成為D/A轉換器能識別的數據)，送至PC機RS232 口，在以115200bps的速率發送并保存數據的同時，接收硬件電路板上回傳的數據，進行數據較驗。至此完成了 PC機的波形產生部分。電路板上控制單元部分利用MAX3232C芯片完成電壓轉換，使PC機上RS232 口和電路板上+5V TTL電平相匹配，實現PC機和主控單元FPGA的硬連接。配置FPGA，使之能在主動、被動兩種方式下正常工作，利用其JTAG邊界掃描測試口測試其各個輸入、輸出口，確保其在正常工作狀態。在FPGA上編程，調試串口測試程序，檢驗通信部分的軟硬件，確保傳輸通道穩定工作。在FPGA上編程，利用JTAG 口下載程序，對電路板上RAM進行讀寫操作，對電路板上硬件資源，包括測試燈、測試按鍵、開關、備用口等作相應測試，確保電路板上存儲單元及板上周邊資源能正常工作。在FPGA上編程，使之能準確接收PC機上傳來的速率為115200bps的數據、指令，對數據、指令自動識別，將數據存儲到片內RAM和片外RAM，同時將接收到的指令、數據通過RS232 口回傳給PC機。根據PC機上發來的指令對片內、片外RAM做相應的讀寫控制、對相應的外設做實時響應。電路板上數模轉換和驅動放大部分采用AD568JN(D/A轉換器)完成高頻數字信號到模擬信號的轉換。利用示波器檢測AD568JN的各部分電位，確保在電路板上電后AD568JN在正常狀態。在FPGA上編程輸出各種波形，調試D/A轉換器，使其能正確變換出相應的模擬信號。(此時輸出模擬信號為毫伏級)在PC機上產生波形，通過串口將數據存入FPGA中的RAM，再將數據送到D/A，測試PC機上采樣數據的正確性。在D/A后面接上放大器AD840JN，調試放大器，使其在最大、最小數字信號輸入時能產生正、負滿量程輸出電壓(±5. 12V)。變換輸入數字信號幅值，調試放大器使其能將D/A轉換模擬量線性放大。PC機上數據驗證部分在PC機上編程，使之能正確讀出示波器采得的數據。在PC機上編程，實現兩種信號的相關算法，并使波形可視化。第五步，軟硬件連接部分FPGA中的程序燒入FPGA的固化芯片EPCl中，連接PC機和電路板，電路板模擬輸出接發送換能器，后面接測試物體，返回的信號由接收換能器送往示波器，PC機讀示波器的并口便可得到采回數據。 本領域的技術人員在不脫離權利要求書確定的本技術的精神和范圍的條件下，還可以對以上內容進行各種各樣的修改。因此本技術的范圍并不僅限于以上的說明，而是由權利要求書的范圍來確定的。權利要求1.地震物理模擬實驗系統中的超聲波震源，其特征在于，包括PC機波形產生部分，控制單元部分，數模轉換部分和驅動放大部分； PC機波形產生部分與控制單元部分連接； 控制單元部分與數模轉換部分； 數模轉換部分和驅動放大部分連接。2.如權利要求I所述的超聲波震源，其特征在于，PC機波形產生部分與控制單元部分之間設置有接口單元。3.如權利要求I所述的超聲波震源，其特征在于，還包括存儲單元部分，控制單元部分與存儲單元部分連接。4.如權利要求I所述的超聲波震源，其特征在于，還包括配置單元部分，PC機波形產生部分與配置單元部分連接。5.如權利要求I所述的超聲波震源，其特征在于，PC機波形產生部分還與控制單元部分通過JTAG接口連接。6.如權利要求I所述的超聲波震源，其特征在于，還包括測試備用單元部分，控制單元部分與測試備用單元部分連接。7.如權利要求6所述的超聲波震源，其特征在于，測試備用單元部分包括按鈕、指示燈、測試備用口和/或跳線。專利摘要本技術涉及地震物理模擬實驗系統中的超聲波震源，包括PC機波形產生部分，控制單元部分，數模轉換部分和驅動放大部分；PC機波形產生部分與控制單元部分連接；控制單元部分與數模轉換部分；數模轉換部分和驅動放大部分連接。本技術能較好地模擬出超聲波震源信號。文檔編號G01V1/02GK202631744SQ20122013431公開日2012年12月26日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日專利技術者曹旭東, 狄幫讓, 伏珍, 胡勇 申請人:中國石油大學(北京)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
地震物理模擬實驗系統中的超聲波震源，其特征在于，包括：PC機波形產生部分，控制單元部分，數模轉換部分和驅動放大部分；PC機波形產生部分與控制單元部分連接；控制單元部分與數模轉換部分；數模轉換部分和驅動放大部分連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹旭東，狄幫讓，伏珍，胡勇，
申請(專利權)人：中國石油大學北京，
類型：實用新型
國別省市：