地震物理模拟实验系统中的超声波震源技术方案

本实用新型专利技术涉及地震物理模拟实验系统中的超声波震源，包括：PC机波形产生部分，控制单元部分，数模转换部分和驱动放大部分；PC机波形产生部分与控制单元部分连接；控制单元部分与数模转换部分；数模转换部分和驱动放大部分连接。本实用新型专利技术能较好地模拟出超声波震源信号。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及系统模拟，尤其涉及地震物理模拟实验系统中的超声波震源。
技术介绍
地震物理模拟实验 系统主要包括模型，超声波震源和接收器，定位系统，数据采集系统。超声波震源是地震模拟采集系统中最重要的组成部分，精确稳定的高性能超声波震源提高地震物理模拟实验系统的分辨能力、稳定性和抗干扰能力，在超声技术和超声测试领域中有很现实的意义。地震物理模拟技实验就是用一定的材料，按一定的比例，制造出与实际地质构造在形态、结构和物性各方面的主要特征相当的物理模型，通过超声测试技术，模拟野外勘探方法的一种技术。在实验室中利用这种模型模拟野外地震勘探工作，进行各种方式的数据采集，再对数据进行处理，用以研究地震资料的野外采集方法、数据室内处理方法以及地震资料解释的理论和实际问题。对于应用地球物理的理论和方法研究，物理模拟可以发挥重要作用。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，提供了地震物理模拟实验系统中的超声波震源。本技术提供了地震物理模拟实验系统中的超声波震源，包括PC机波形产生部分，控制单元部分，数模转换部分和驱动放大部分；PC机波形产生部分与控制单元部分连接；控制单元部分与数模转换部分；数模转换部分和驱动放大部分连接。在一个示例中，PC机波形产生部分与控制单元部分之间设置有接口单元。在一个示例中，还包括存储单元部分，控制单元部分与存储单元部分连接。在一个示例中，还包括配置单元部分，PC机波形产生部分与配置单元部分连接。在一个示例中，PC机波形产生部分还与控制单元部分通过JTAG接口连接。在一个示例中，还包括测试备用单元部分，控制单元部分与测试备用单元部分连接。在一个示例中，测试备用单元部分包括按钮、指示灯、测试备用口和/或跳线。本技术能较好地模拟出超声波震源信号。附图说明图I为本技术提供的超声波震源结构图。具体实施方式以下结合附图，对本技术做进一步的详细描述。地震物理模拟实验超声波震源设计可分为波形产生，波形存储，波形发送，数据验证四大部分，本技术在PC机上采用软件产生数字波形，在硬件电路板上实现波形传送、存储、转换、放大、输出过程，最终回传数据在PC机上采用软件做相关、褶积运算，从而实现了整个过程。PC机波形产生部分在PC机上编程产生各种波形，并且将以上所有波形实现可视化；对其作傅利叶变换，得到各种波形的频域特性曲线，并将波形可视化；据重要可控点生成振幅包罗线，并将其叠加到频域特性曲线上；叠加后的频域曲线作反傅利叶变换，得到变频、变幅波，并实现其可视化；将以上波形采样后，通过格式变换(转换成为D/A转换器能识别的数据)，送至PC机RS232 口，在以115200bps的速率发送并保存数据的同时，接收硬件电路板上回传的数据，进行数据较验。至此完成了 PC机的波形产生部分。电路板上控制单元部分利用MAX3232C芯片完成电压转换，使PC机上RS232 口和电路板上+5V TTL电平相匹配，实现PC机和主控单元FPGA的硬连接。配置FPGA，使之能在主动、被动两种方式下正常工作，利用其JTAG边界扫描测试口测试其各个输入、输出口，确保其在正常工作状态。在FPGA上编程，调试串口测试程序，检验通信部分的软硬件，确保传输通道稳定工作。在FPGA上编程，利用JTAG 口下载程序，对电路板上RAM进行读写操作，对电路板上硬件资源，包括测试灯、测试按键、开关、备用口等作相应测试，确保电路板上存储单元及板上周边资源能正常工作。在FPGA上编程，使之能准确接收PC机上传来的速率为115200bps的数据、指令，对数据、指令自动识别，将数据存储到片内RAM和片外RAM，同时将接收到的指令、数据通过RS232 口回传给PC机。根据PC机上发来的指令对片内、片外RAM做相应的读写控制、对相应的外设做实时响应。电路板上数模转换和驱动放大部分采用AD568JN(D/A转换器)完成高频数字信号到模拟信号的转换。利用示波器检测AD568JN的各部分电位，确保在电路板上电后AD568JN在正常状态。在FPGA上编程输出各种波形，调试D/A转换器，使其能正确变换出相应的模拟信号。(此时输出模拟信号为毫伏级)在PC机上产生波形，通过串口将数据存入FPGA中的RAM，再将数据送到D/A，测试PC机上采样数据的正确性。在D/A后面接上放大器AD840JN，调试放大器，使其在最大、最小数字信号输入时能产生正、负满量程输出电压(±5. 12V)。变换输入数字信号幅值，调试放大器使其能将D/A转换模拟量线性放大。PC机上数据验证部分在PC机上编程，使之能正确读出示波器采得的数据。在PC机上编程，实现两种信号的相关算法，并使波形可视化。第五步，软硬件连接部分FPGA中的程序烧入FPGA的固化芯片EPCl中，连接PC机和电路板，电路板模拟输出接发送换能器，后面接测试物体，返回的信号由接收换能器送往示波器，PC机读示波器的并口便可得到采回数据。 本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本技术的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本技术的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。权利要求1.地震物理模拟实验系统中的超声波震源，其特征在于，包括PC机波形产生部分，控制单元部分，数模转换部分和驱动放大部分； PC机波形产生部分与控制单元部分连接； 控制单元部分与数模转换部分； 数模转换部分和驱动放大部分连接。2.如权利要求I所述的超声波震源，其特征在于，PC机波形产生部分与控制单元部分之间设置有接口单元。3.如权利要求I所述的超声波震源，其特征在于，还包括存储单元部分，控制单元部分与存储单元部分连接。4.如权利要求I所述的超声波震源，其特征在于，还包括配置单元部分，PC机波形产生部分与配置单元部分连接。5.如权利要求I所述的超声波震源，其特征在于，PC机波形产生部分还与控制单元部分通过JTAG接口连接。6.如权利要求I所述的超声波震源，其特征在于，还包括测试备用单元部分，控制单元部分与测试备用单元部分连接。7.如权利要求6所述的超声波震源，其特征在于，测试备用单元部分包括按钮、指示灯、测试备用口和/或跳线。专利摘要本技术涉及地震物理模拟实验系统中的超声波震源，包括PC机波形产生部分，控制单元部分，数模转换部分和驱动放大部分；PC机波形产生部分与控制单元部分连接；控制单元部分与数模转换部分；数模转换部分和驱动放大部分连接。本技术能较好地模拟出超声波震源信号。文档编号G01V1/02GK202631744SQ20122013431公开日2012年12月26日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日专利技术者曹旭东, 狄帮让, 伏珍, 胡勇 申请人:中国石油大学(北京)本文档来自技高网...

【技术保护点】
地震物理模拟实验系统中的超声波震源，其特征在于，包括：PC机波形产生部分，控制单元部分，数模转换部分和驱动放大部分；PC机波形产生部分与控制单元部分连接；控制单元部分与数模转换部分；数模转换部分和驱动放大部分连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹旭东，狄帮让，伏珍，胡勇，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：实用新型
国别省市：