學(xué)習(xí)匯報(bào)整套采集設(shè)備的構(gòu)成和網(wǎng)絡(luò)連接情況

1、學(xué)習(xí)匯報(bào)這段時間主要跟隨儀器組學(xué)習(xí)儀器設(shè)備。了解了整套采集設(shè)備的構(gòu)成和網(wǎng)絡(luò)連接情況。又查看資料基本知道了主要設(shè)備的參數(shù)和功能。下面把我對SEAL的認(rèn)識做一些介紹。這里先介紹一下信號怎么從響炮到機(jī)房的過程。地震波首先是被壓力檢波器接收，一道一般是8個檢波器并聯(lián)成一個記錄道每個檢波器的信號疊加起來生成這一道的模擬信號。每2道的模擬信號傳入一個FDU（數(shù)字轉(zhuǎn)換器）中經(jīng)1/4ms采樣變成數(shù)字信號傳去到LAUM。一個LAUM同時控制30個FDU（即60道）。在LAUM中對信號進(jìn)行重采樣、濾波、壓縮后傳輸?shù)紺MXL中。CMXL主要是緩存數(shù)據(jù)和把數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為 IEEE 格式。然后傳輸?shù)絇RM中，在PRM中

2、數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成SEGD格式并傳送到磁帶機(jī)記錄下來。這樣就完成了數(shù)據(jù)的采集的過程。在電纜中數(shù)據(jù)是兩條傳輸線線路同時工作的，如果有一條出現(xiàn)故障，信號也可以通過另一條線路傳回儀器房，不會造成數(shù)據(jù)的丟失。SEAL系統(tǒng)是一套為海洋地震數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，具有容量大、分辨率高等特點(diǎn)。SEAL由船上設(shè)備和水下設(shè)備組成。一、船上設(shè)備 船上設(shè)備包括放置在儀器房里面的控制箱體(CMXL)、數(shù)據(jù)處理工作站(PRM)、人機(jī)接口工作站(HCI)、供電單元(PWMC,PWM2)、輔助道箱體(AXCU)、電纜接口單元(DCXU),以及甲板設(shè)備和其它一些外圍設(shè)備組成。外圍設(shè)備包括：磁帶機(jī)、打印機(jī)、繪圖儀、QC系統(tǒng)、以太網(wǎng)交換機(jī)

3、。圖1-1 SEAL系統(tǒng)水上儀器網(wǎng)絡(luò)組成圖控制箱體 (CMXL) SEAL系統(tǒng)使用的控制箱體的型號是CMXL，主要包括5組可以安插5對LCI/LMP板的插槽，一個電源模塊,以及TB信號接口、電纜接口、輔助道接口等的接口板。箱體的數(shù)據(jù)控制和數(shù)據(jù)緩存等功能主要由成對使用的LCI/LMP板完成。LCI板功能：連接和控制擴(kuò)展設(shè)備；采集從電纜傳輸回來的數(shù)據(jù)；對輔助道信號進(jìn)行處理、濾波；把數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為 IEEE 格式；連接震源系統(tǒng)；為系統(tǒng)產(chǎn)生主時鐘，頻率是16.384 MHz。LMP 板功能:管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存，為整個系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的緩存空間；數(shù)據(jù)多路解編；將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较乱患壍奶幚磉^程。數(shù)據(jù)處理工作站(PR

4、M)PRM是控制模塊和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備之間的接口，是一個處理軟件模塊,安裝在HCI工作站或者一臺獨(dú)立的工作站,作用是磁帶機(jī)寫入或讀出數(shù)。它接收從LMP板傳輸?shù)腎EEE格式的 數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為SEGD格式存儲或記錄到磁帶。也可以把數(shù)據(jù)送至繪圖儀和QC工作站。 圖1-3 PRM工作流程圖人機(jī)接口工作站(HCI)人機(jī)接口（HCI）通過高速和高性能的軟件包用于操作員和Seal系統(tǒng)之間的交互操作。操作員基于SUN工作站通過HCI可以全程對系統(tǒng)進(jìn)行控制。HCI軟件包的主要功能如下：正常操作控制；高分辨圖形顯示；系統(tǒng)狀態(tài)的簡明顯示；監(jiān)視、分析系統(tǒng)性能；自動記錄操作報(bào)告；顯示電纜供電電源狀態(tài)。供電單元(PWMC,P

5、WM2)PWM-2供電箱體通過兩路（HV1、HV2）可以給長達(dá)12KM的電纜提供365VDC高電壓，其任何一路都可以開啟或者關(guān)閉，如果其中一路出現(xiàn)斷路，我們可以將其關(guān)閉，另外一路將給電纜提供電壓。它既可以在其面板上直接操控（LOCAL狀態(tài)），也可以通過PWMC在HCI上進(jìn)行控制（REMOTE狀態(tài)）。PWM-2 箱體監(jiān)視各器件對地的漏電電流和線路器件之間的漏電電流。輸出電壓、電流、漏電電流都可以在面板對應(yīng)的測量表看到。PWMC電源模塊控制器是供電箱體PWM-2與HCI之間的接口。每一個PWM-2都是直接與PWMC連接，一個PWMC可以連接并控制八個PWM-2。圖1-4 PWMC與PWM的連接圖輔

6、助道箱體(AXCU)輔助道箱體AXCU最多可以容納30個FDU2M (Field Digitizer Unit 2 Marine),即60個輔助道.現(xiàn)在船上使用的AXCU結(jié)構(gòu)最多安裝進(jìn)去15塊FDU2M 板,每塊板子有2個FDU2M ,控制4個輔助道。輔助道箱體的作用是處理以下的模擬信號:槍陣列的檢波器信號；TB信號；水段信號。電纜接口單元(DCXU)電纜接口單元DCXU (Deck Cable Crossing Unit)是由LAUXM (Line Acquisition Crossing Unit Marine) 加上DCI (Deck Cable Interface)組成. DCI 主要

7、負(fù)責(zé)水下數(shù)字電纜與其他設(shè)備的連接(包括PWM, CMXL, Navigation system等)LAUXM根據(jù)測定傳輸線上的附加電壓值（最低5V）來激活工作，然后向其兩側(cè)的每一對傳輸線提供+/-24V 電源，然后附加上電壓的transverse 傳輸信號去激活下一個LAUXM。圖1-5 DCXU連接示意圖外圍設(shè)備磁帶機(jī)：記錄地震采集的數(shù)據(jù)，日檢月檢數(shù)據(jù)等。打印機(jī)：用于打印儀器配置參數(shù)，日檢月檢結(jié)果等。繪圖儀：主要繪制采集過程中的實(shí)時的單炮回放、單道回放、日檢月檢結(jié)果等。二、水下設(shè)備SEAL系統(tǒng)水下設(shè)備主要由甲板電纜、滑環(huán)、前導(dǎo)纜Lead-In、頭部轉(zhuǎn)換段SHS、RVIM、頭部彈性段HESE、

8、HESA、工作段SSAS、尾部彈性段TES、尾部轉(zhuǎn)換段STIC、線性采集包LAUM、頭部包HAU和尾部輔助及供電包TAPU等部分組成，如圖2-1和圖2-2。圖2-1 SEAL拖纜系統(tǒng)組成圖2-2 SEAL拖纜系統(tǒng)組成甲板電纜甲板電纜用于連接儀器房設(shè)備的DCXU和絞車滑環(huán)。輸送所有電力線和數(shù)據(jù)傳輸線等。兩端為28針接頭，頭端接頭直徑50mm，尾端接頭直徑70mm。 圖2-3 甲板電纜滑環(huán)滑環(huán)是連接甲板電纜和電纜絞車之間的旋轉(zhuǎn)接頭，當(dāng)絞車轉(zhuǎn)動時，該裝保持儀器房設(shè)備與水下設(shè)備的通訊和數(shù)據(jù)傳輸。圖2-4 滑環(huán)前導(dǎo)段 前導(dǎo)段是一種加強(qiáng)型電光轉(zhuǎn)換電纜，其上帶有減噪羽毛，用于連接甲板電纜和水下電纜。數(shù)據(jù)傳輸

9、是光纖傳輸,前導(dǎo)段兩端各有一個電子模塊用來光電轉(zhuǎn)換： HLFOI(連接滑環(huán),由DCXU提供48Vdc驅(qū)動工作) 和 TLFOI(連接水下電纜,由頭包HAU提供12Vdc驅(qū)動)。前導(dǎo)段最長可以達(dá)到3000m。圖2-5 前導(dǎo)段上面的設(shè)備都是在水面以上的，接下來介紹的設(shè)備是在水下工作的。頭部連接小段(SHS)SHS長度是6米,直徑85mm,在頭標(biāo)(head buoy)和HAPU之間起連接作用。圖2-6 頭部連接小段示意圖前部彈性段（HESE）SEAL系統(tǒng)的前部彈性段用于電纜前部HAU和HESA之間的連接，不起控制作用的電纜段。根據(jù)尼龍繩的根數(shù)不同有3種規(guī)格，分別是：2根尼龍繩型可以拖帶2000m電纜

10、：3根尼龍繩型可以拖帶2000m 到6000m電纜；4根尼龍繩型可以拖帶6000m 甚至更長的電纜。根據(jù)工作電纜的拉力不同使用，現(xiàn)在一般直接買4根繩，可拖帶6000米甚至更長的電纜。 彈性段長度是50m，外徑84mm，接頭直徑70mm。裝配有兩個通訊線圈用于羅盤鳥和聲學(xué)鳥。圖2-6 前部彈性段示意圖前部轉(zhuǎn)換段（HESA）HESA是一個不起控制作用的電纜段，僅僅用于電纜前部HESE和工作段之間的連接。長度為10 m，兩端裝配28針接頭。HESA近船端接頭直徑70mm（HESE的直徑），遠(yuǎn)船端接頭直徑50mm（工作段的直徑）。HESA里面有一組檢波器做水?dāng)嗟?，還有兩個通訊線圈用于羅盤鳥和聲學(xué)鳥。圖

11、2-7 前部轉(zhuǎn)換段示意圖工作段這里介紹的是固體電纜SSAS。固體電纜（SSAS) 長150米是由電力線，數(shù)據(jù)線，多層強(qiáng)力構(gòu)件，內(nèi)有96個檢波器，6個數(shù)字化器件（FDU2F），2或是4個通訊線圈。內(nèi)有配重塊，外有13個可加配重塊的位置，比其它電纜更容易做平衡。電纜直徑59.5mm。接頭處有一彈性小段，易于和其它電纜相接。道間距有多種。發(fā)現(xiàn)6號用的電纜為道間距12.5m，12道接受，每道是8個檢波器并聯(lián)組合成的。圖2-8 固定拖纜結(jié)構(gòu)尾部彈性段（TES）尾部彈性段不具有數(shù)據(jù)采集功能，其作用是電纜尾部彈性連接，減小尾標(biāo)產(chǎn)生的噪音。長度50m，直徑50mm。尾部黑電纜（STIC）尾部黑電纜，其作用是連

12、接彈性段和尾部旋轉(zhuǎn)節(jié)，提供尾標(biāo)的電源和聲學(xué)數(shù)據(jù)傳輸連接。長度是25m，破斷拉力1500daN 。尾部旋轉(zhuǎn)節(jié)（TS）尾部旋轉(zhuǎn)節(jié)，內(nèi)部有滑環(huán)結(jié)構(gòu)，裝在STIC和尾標(biāo)之間，可以自由轉(zhuǎn)動以釋放電纜連接產(chǎn)生的扭力。甲板端為28針接頭，入水端為8芯接頭。圖2-9 旋轉(zhuǎn)節(jié)圖尾標(biāo)轉(zhuǎn)接線（TBJ）尾標(biāo)轉(zhuǎn)接線由兩部分構(gòu)成，一根為3m長，另一根為21m長，每一根兩端都是8芯接頭。其作用是連接TS和尾標(biāo)。圖2-10 尾標(biāo)連接線圖頭包（HAU、HAPU）頭包有兩種基本組成都是由LPS (電源板)、LHVC (電纜高壓轉(zhuǎn)換器)、兩塊 FDU1M (數(shù)字轉(zhuǎn)換器)，但是HAPU比HAU多一個HBPS (頭標(biāo)電源)。功能都有的

13、是：測量電纜上的張力和頭標(biāo)處的海流，測量的模擬信號通過內(nèi)部的FDU1M轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸?shù)紺MXL。為TLFOI（前導(dǎo)段的光電轉(zhuǎn)換器）提供+12VDC工作電壓。為后面的FDU2M提供+/-24VDC工作電壓。除此之外HAPU還多一個功能為頭標(biāo)提供40 VDC, 30 W (0.75 A max.)的電壓。 HAU HAPU圖2-11 頭包圖模數(shù)轉(zhuǎn)換器（FDU2M）電纜中的多個檢波器并聯(lián)組合成一個記錄道，每個水下檢波器接收到的信號被疊加起來就生成了該組的一個記錄道，而FDU2M就是一個采集兩個地震道的電子器件，置放在電纜的工作段中。它把檢波器采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以1/4ms進(jìn)行實(shí)時采

14、集。發(fā)現(xiàn)6號用的拖纜是每根電纜共有12道（150m），即每段有6個FDU2M。數(shù)字包（LAUM）LAUM由三部分構(gòu)成：LPM (電纜數(shù)據(jù)處理板) 包括數(shù)字化硬件；LIPM(電纜接口和電源板) 板上包括一個增壓器和電源供應(yīng)模塊；LHVCL (電纜高壓轉(zhuǎn)換板) 包括一個高/低壓轉(zhuǎn)換器。硬件和LAUXM（DXCU的一個組成元件）結(jié)構(gòu)相同，但是只有兩個接口，LAUXM具有4個接口。 LAUM沒有方向性，其方向自動根據(jù)電源方向確定。LAUM由傳輸線上給定的一個信號電壓來激活，然后將電壓傳給另一組傳輸線。 編譯從CMXL發(fā)出的指令，控制電纜上的FDU2M (最多60個)，并且進(jìn)行FDU2M上的數(shù)據(jù)收集。進(jìn)

15、行數(shù)據(jù)的挑選、濾波、壓縮并通過LAUXM 將數(shù)據(jù)傳回CMXL ，同時也保證將各個采樣點(diǎn)與TB同步。功能可以總結(jié)為：管理60個地震道；給電纜上的FDU2M供電（+/-24VDC）；數(shù)據(jù)的采集和傳輸；數(shù)據(jù)的濾波和壓縮。對于12.5m道間距的固體電纜來說一個數(shù)字包管理5根電纜（每根150長的）。發(fā)現(xiàn)6號配置的電纜為6000米一共是8個數(shù)字包，其中包括尾包（TAPU）。圖2-12 數(shù)字包圖尾包（TAPU）尾包的電子結(jié)構(gòu)和 LAUM相同，同時提供其它一些功能：向尾標(biāo)提供40V/30W的直流電源。圖2-13 尾包圖三、下面介紹一下各種噪音的識別情況。1、自激 震源陣列中有時會出現(xiàn)個別槍失控，當(dāng)它的氣室內(nèi)壓力達(dá)到一定壓力時，在沒有給出觸發(fā)信號的情況下，氣槍自行觸發(fā)釋放能量，這種現(xiàn)象為槍自激。它在單炮上的表現(xiàn)行式為：在初至波前或后某一時刻又出現(xiàn)一個或幾個初至波(見圖3-1、3-1)，在背景噪音圖上為強(qiáng)的很窄的脈沖（見圖3-3）。圖3-1 儀器單炮自激圖圖3-2 CGG現(xiàn)場處理單炮自激圖自激在背景噪音圖上的顯示圖3-3 儀器背景噪音自激顯示2、大船噪音船隊(duì)在野外施工時，附近如有魚船作業(yè)，或是大型船舶航行時將會形成振幅強(qiáng)的隨機(jī)干擾，這類干擾在單炮上看是一條曲線，在背景噪音上短弧線。圖3-4 大船噪音儀器單炮圖圖3-5 大船噪音處理