[发明专利]一种多路可动态配置信号处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及工程地震信号数据采集处理领域，特别涉及一种高精度、可动态配置的多路信号处理系统。

背景技术

信号处理是各种数据采集系统中至关重要的一个环节。针对工程地震信号采集领域主要是通过合理的信号调理措施拾取有效的地震信号，以便后期的处理和分析，其主要体现在对原始地震信号的放大和滤波。

在工程地震勘探中，通常情况下使用的震源为人工震源，其产生的地震信号强度较弱，而经过地下各种介质的传播和衰减后使得地震信号变的更为微弱，为了能使后续的采集单元及时响应信号采集，有必要对地震信号进行前级放大，当然实际野外地质条件下，不同的地质构造及环境，所产生地震信号的强度也有很大不同，为使得地震信号能在较为合适的强度下被系统采集，既不会超过系统的动态范围，也不会因地震信号强度较弱而淹没在干扰信号中从而导致采集单元无法采集到有效信号，这些特征均要求所采用的放大器的增益值是可以实现动态调整的；

同样由于实际的野外数据采集当中，各种地质条件及环境下所产生的信号频率干扰不同，而且针对不同的地震勘探方法，如反射波法、折射波法、面波法等各自所需要的有效波频率范围也不尽相同，因此所需要滤除的干扰波频率也大不相同，由此要求所设计的低通、高通滤波器截止频率是可以根据实际情况进行动态配置的。

同时在工程地震信号采集系统中必须考虑的一种干扰信号是50Hz工业频率的干扰，比较有效的方法是采用陷波器，而实际应用当中有效地震信号中含有50Hz频率的信号，所以需采用必要的措施以选择性的使用陷波器。

针对地震数据采集系统的信号处理部分比较传统的方式主要是采用各种组合电路来实现，如可调放大器部分主要是利用电阻网络及普通放大器构成浮点放大器，其中的滤波器部分同样采用电阻电容网络来完成，这些实现方法通常很难满足所要求的功能，处理的效果也较差，极易破坏原始信号的保真性，同时也使得外围电路的控制较为复杂，且需要占用大量控制器的端口资源；目前针对可调滤波器的设计比较先进的是采用数字滤波器，即在不考虑干扰的情况下采集信号，再根据实际要求进行相应的数字滤波，这种方式控制简便，但由于采集前未对原始信号进行处理，使得干扰信号难以得到压制，而且由于所采集的信号量比较大，尤其是在多路并行处理时，数字滤波器的计算和处理耗时较长，且容易破坏信号的完整性。因此一种控制简便、抗干扰能力强、实时处理能力好的可动态配置的模拟信号处理系统成为解决这些问题的关键手段。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种多路可动态配置信号处理系统，该系统中各处理单元可动态调制，并能保证工程地震信号的完整性。

为了达到上述效果，本发明采用如下技术方案：一种多路可动态配置信号处理系统，该处理系统由可动态配置信号处理模块和主控模块构成；

可动态配置信号处理模块由四路可编程增益放大电路、信号选择分配电路一、可调截止频率低通滤波器、可调截止频率高通滤波器、陷波器、信号选择分配电路二组成，原始信号首先经四路可编程增益放大电路放大，再由信号选择分配电路一分配为流入可调截止频率低通滤波器、可调截止频率高通滤波器、陷波器及直通信号四种流向的信号，流向可调截止频率低通滤波器、可调截止频率高通滤波器、陷波器的三路信号经处理后与直通信号再次流入信号选择分配电路二进行选择分配；

主控模块用于对系统中各处理单元可编程模拟芯片的驱动控制，并接受来自外部的各种控制指令以实时调整各处理单元的配置参数。

其中，所述信号选择分配电路一、二均由四选一数据选择器实现功能；所述陷波器的功能是滤除50Hz工业频率；而所述主控制器为单片机、ARM、FPGA、DSP中的任意一种；最后所述可动态配置信号处理模块中各处理单元均采用全模拟可编程芯片；所述可动态配置信号处理模块中各处理通道之间是相互独立。