[发明专利]一种高动态范围地震信号分级采集方法及系统

权利要求书

1.一种高动态范围地震信号的分级采集方法，其特征在于，包括：

步骤1，确定输入信号需要分成的级数，将要采集的高动态范围地震模拟输入信号分成相应级数的多路输入，且每一路输入信号匹配有一路24位的模数转换器；

步骤2，分别对各路输入信号依次进行过压保护、幅度匹配和电平搬移，使输入信号幅度范围与相应的模数转换器的转换范围完全匹配，再经模数转换器的转换得到各路输入信号对应的24位数字输出信号；

步骤3，读取各路数字输出信号，经数字信号处理后再合并各路数字输出信号，得到32位二进制数据格式的最终转换结果。

2.根据权利要求1所述的分级采集方法，其特征在于，所述步骤1中根据要采集的高动态范围地震模拟输入信号的最大电平幅度范围或具有的最大动态范围，以及单路24位的模数转换器所能达到的动态范围，确定输入信号需要分成的级数。

3.根据权利要求1所述的分级采集方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

步骤21，根据总的输入信号的动态范围和所需分成的级数，确定各路24位的模数转换器要转换的信号电压范围；

步骤22，对各路输入信号进行过压保护，保证该路输入信号的电压范围不超过该路24位的模数转换器所能承受的正常输入电压范围；

步骤23，分别给每路输入信号确定一个相应的匹配放大因子，通过匹配放大因子使该路输入信号的幅度范围跟该路24位的模数转换器的转换范围相匹配；

步骤24，通过直流电平位移处理，使各路输入信号的中间直流电平与该路24位的模数转换器输入的中间直流电平一致；

步骤25，采用24位的模数转换器，将各路模拟信号转换为相应数字输出信号。

4.根据权利要求3所述的分级采集方法，其特征在于，所述步骤25具体包括：

步骤251，采用4阶的ΔΣ调制器，将经步骤21至步骤24处理过的模拟输入信号调制为高频的一比特流数字信号；

步骤252，将一比特流数字信号经抽取和滤波转换为24位的二进制数字信号输出。

5.根据权利要求1所述的分级采集方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：读取各路24位数字输出信号，对各路24位数字输出信号均进行线性一致性处理、灵敏度一致性处理、零输入偏移处理和交越匹配处理，再将处理后的各路数字输出信号通过移位进行合并，得到32位二进制数据格式的最终转换结果。

6.一种高动态范围地震信号的分级采集系统，其特征在于，包括依次连接的信号分配模块、模拟信号处理模块和数字信号处理模块：

信号分配模块，用于根据输入信号需要分成的级数，将要采集的高动态范围地震模拟输入信号分成相应级数的多路输入，且为每一路输入信号匹配一路24位的模数转换器；

模拟信号处理模块，用于分别对各路输入信号依次进行过压保护、幅度匹配和电平搬移，使输入信号幅度范围与相应的模数转换器的转换范围完全匹配，再经模数转换器的转换得到各路输入信号对应的24位数字输出信号；

数字信号处理模块，用于读取各路数字输出信号，并经数字信号处理后再合并各路数字输出信号，得到32位二进制数据格式的最终转换结果。

7.根据权利要求6所述的分级采集系统，其特征在于，所述模拟信号处理模块包括依次连接的过压保护电路、幅度匹配电路和电平搬移电路：

过压保护电路，其用于对各路输入信号进行过压保护，保证该路输入信号的电压范围不超过其承受的正常输入电压范围；

幅度匹配电路，其用于分别给每路输入信号确定一个相应的匹配放大因子，通过匹配放大因子使该路输入信号的幅度范围跟该路输入信号的模数转换范围相匹配；

电平搬移电路，其用于通过直流电平位移处理，使各路输入信号的中间直流电平与对应的24位的模数转换器输入的中间直流电平一致。

8.根据权利要求6所述的分级采集系统，其特征在于，所述24位的模数转换器中集成有依次连接的ΔΣ调制器和数字抽取滤波器：

所述ΔΣ调制器为4阶ΔΣ调制器，用于将经过压保护电路、幅度匹配电路和电平搬移电路处理过的各路模拟输入信号调制为高频的一比特流数字信号；

所述数字抽取滤波器，用于将得到的一比特流数字信号经抽取和滤波转换为24位的二进制数字信号输出。