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基于DSP与FPGA的光栅地震检波器的信号处理_毕业论文.doc

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基于DSP与FPGA的光栅地震检波器的信号处理_毕业论文.doc

www.yanziedu.com基于DSP与FPGA的光栅地震检波器的信号处理引言在石油地震勘探中,地震仪通过地震检波器采集信号。地震检波器是为了接收和记录地震波而设计的一种精密的机械、电子组合装置,是地震勘探数据采集中的重要环节,其性能好坏直接影响地震记录质量和地震资料的解释工作。光栅传感技术的发展为检波器的设计提供了有力的手段。其光栅信号处理技术仍局限于低速度的信号处理,虽然测量精度较高,但其动态特性难以满足振动信号检测等高速变化信号的处理要求,本文设计了一种利用DSP与FPGA结合的光栅振动信号处理系统,它主要完成对光栅震动传感器输出的两路正交的正弦波信号的采集、计数、高倍细分等,从而实现了对快速的振动信号的复现。1光栅地震检波器的工作原理光栅地震检波器主要由光源(白光或单色光)、准直镜、光电池、指示光栅(副光栅)、光栅谐振子(主光栅)组成。光栅谐振子(主光栅)为检波器的可动部分,由上弹簧片和下弹簧片支撑。工作时,检波器外壳通过检波器尾钉与大地连接并固定,当大地受到震源激发后,地震波传至地面引起地面震动,检波器外壳也随之震动。而光栅振子由于弹簧片的弹性和本身的惯性,有保持绝对不动的趋势,从而产www.yanziedu.com生了光栅振子与外壳的相对运动,也就是说光栅副中的主光栅与裂向式指示光栅之间产生了相对运动。两块叠放在一起的光栅具有了相对运动也就会产生与之相对应的莫尔条纹,从而在相位差为90°的四个光电池上产生莫尔条纹的变化,于是光信号被转化为电信号,再经差分放大后形成两路相位相差90°的正弦或余弦波信号。2光栅震动信号的同步采集要保证整个系统对振动信号的实时复现,关键是要保证对两路模拟正弦波的同步采集。若使用DSP直接控制多通道的模数转换器,由于编程语言的顺序结构和单个模数转换器不能同时采样保持的限制,对于多路信号的采集只能分时多通道顺序采集,这样对同一点的两路模拟波的采集肯定会产生相位差,这样对复现出来的原振动信号会造成相当大的失真。但是由于FPGA的编程语言VHDL执行时是并发执行的,并不受到它们在主结构中的编写顺序的影响。根据上述特点,对于本系统的设计可以分成三个并行进程,分别是2个光栅信号采集的进程和一个加减计数器的进程。AD转换器选用的是LINEAR公司生产的LTC1606,该器件是具有采样保持功能的16位250kHzADC。该ADC分辨率高,

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