[发明专利]一种全数字三分量VSP系统及其测量方法

摘要

本发明公开了一种全数字三分量VSP系统及其测量方法，全数字三分量VSP系统由设置在井下的首尾依次相联的数字探管、设置在井上的数据采集站、控制主机以及蓄电池组成；控制主机运行网络数据采集控制应用程序，通过以太网或USB方式直接与数据采集站进行连接，并通过数据采集站间接实现对各数字探管的控制，完成包括数据采集、数据显示、数据处理、状态监测的功能。本发明利用数字化思想，从传感器、数据传输方式、探管控制方式方面，对传统VSP设备进行改进，提出一种新型全数字三分量VSP系统及其测量方法，解决已有VSP系统通信电缆笨重、施工效率低、不易扩展和裁剪、不适合浅层VSP勘探的问题，仪器具有极其灵活的系统结构，可极大提高勘探效率和精度。

主权项

一种全数字三分量VSP 系统，其特征在于：包括设置在井下的首尾依次相联的数字探管、设置在井上的数据采集站、控制主机、以及蓄电池；所述数字探管由三分量MEMS 检波器、模拟信号处理单元、模数转换单元、主控模块、RS485 地址自适应通信模块以及电机驱动单元组成，其中三分量MEMS 检波器用于拾取地震信号，经模拟信号处理单元处理、再经模数转换单元转换成数字信号后，暂存到主控模块，经打包封装后通过RS485 地址自适应通信模块上传至数据采集站，所述电机驱动单元连接推靠臂，用于推靠数字探管紧贴井壁；所述数据采集站由第一控制器、RS485 通信模块、以太网通信模块、电源转换模块、控制存储单元、扩展USB 接口、GPS 通信接口和外部中断触发电路组成，其中RS485 通信模块和以太网通信模块分别用于其与数字探管和控制主机进行通信，电源转换模块将12V 蓄电池电压进行升压、降压以及降噪处理，为数字探管和数据采集站提供电源，控制存储单元负责RS485 与以太网的通信协议转换，并暂存数字探管和控制主机间的指令和数据，扩展USB 接口用作数据采集站和控制主机间的备用通信接口，GPS 通信接口用于连接GPS 授时模块，可获取井口的GPS 坐标和时间，外部中断触发电路用于获取外部震源产生的同步触发信号；所述控制主机运行网络数据采集控制应用程序，实现对整个系统的状态监测、指令控制、数据显示、处理及存储功能；数字探管中，所述模拟信号处理单元包括串联的多路模拟切换电路、同向跟随器、抗混叠滤波电路和单端转差分电路，所述模数转换单元为A/D 转换器，所述主控模块为自带存储器的第二控制器，第二控制器还与RS485 地址自适应通信模块相连；其中，信号经三分量MEMS 检波器拾取后，送入多路模拟切换电路，经同向跟随器和抗混叠滤波器以及单端转差分电路，调理为适合A/D 转换器工作的差分模拟信号后，由A/D 转换器转换为数字信号。