基于dsp的可控震源掃頻信號的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案

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1、基于DSP的可控震源掃頻信號的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案第1章緒論本章首先對可控震源的發(fā)展作了一個(gè)簡單的概述。然后介紹了其主要使用的信號——掃頻信號，并分析了國內(nèi)外掃頻信號的研究狀況，由此指出本課題的研究意義，并給出本論文的主要工作及章節(jié)安排。1.1課題研究背景我國是世界上地震多發(fā)的國家之一，地震給城市安全帶來的隱患已引起國人的高度重視。城市活斷層的探測對于城市規(guī)劃、抗震設(shè)防、減輕地震對城市設(shè)施的破壞、確保城市安全和人民生命財(cái)產(chǎn)不受到威脅都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。淺層高分辨率地震探測是城市活斷層探測手段中最有效、最可靠的方法之一，可以在地表探測到地下活斷層的位置、埋深、產(chǎn)狀和空間展布情況。炸藥震源雖

2、然具有脈沖特性良好和能量高的優(yōu)點(diǎn)，但由于在震源附近具有很強(qiáng)的破壞性，不適于在城市人口稠密區(qū)和工業(yè)區(qū)使用。夯擊震源雖然比炸藥震源的破壞力小，但對震源附近的居民樓和城市建筑設(shè)施以及城市地下的煤氣、自來水等各種管道仍然存在著潛在的威脅?？煽卣鹪聪虻叵掳l(fā)射的不是脈沖波，而是持續(xù)時(shí)間很長，頻率和振幅都可控制的震蕩波，對城市居民和建筑設(shè)施沒有危害，因此，可控震源是城市淺層地震探測最合適的震源?？煽卣鹪茨壳坝幸簤菏胶碗姶膨?qū)動式兩類。液壓式可控震源較為笨重，在城市重型車不能進(jìn)入或不宜進(jìn)入的地方不便使用，且掃描驅(qū)動信號頻帶相對較窄。而電磁驅(qū)動式可控震源輕便靈活，在城市中使用不受限制，掃描驅(qū)動信號頻帶

3、寬，從理論上說，可以實(shí)現(xiàn)高分辨率城市地下探測的目的。此外，由于地震勘探方法與傳統(tǒng)的電法、重力和磁法等非震地球物理勘查技術(shù)相比具有勘探深度大、精度高的優(yōu)點(diǎn)，因此，可控震源地震勘探技術(shù)在油氣資源和礦產(chǎn)資源勘探中的應(yīng)用也有廣闊前景。對于可控震源地震勘探而言，來自地下不同界面的多個(gè)持續(xù)時(shí)間很長的反射掃頻信號相互交疊在一起，使得在原始地震記錄剖面上不能直接識別對應(yīng)不同地下反射界面的反射信息，必須采用相關(guān)處理技術(shù)把接收到的反射地震信號壓縮轉(zhuǎn)化為脈沖反射地震信號才可以識別。45目前，這種相關(guān)處理技術(shù)普遍存在著一個(gè)致命的弱點(diǎn)，就是在相關(guān)地震剖面中伴隨有嚴(yán)重的旁瓣和相關(guān)噪聲，使地震記錄的分辨率大大降

4、低。攻克旁瓣和相關(guān)噪聲這一制約可控震源高分辨率城市地震探測的關(guān)鍵問題就顯得尤為迫切?？煽卣鹪粗械膾呙栊盘柊l(fā)生器位于整個(gè)系統(tǒng)的最前端，其性能指標(biāo)直接影響著電源干擾引起的諧波畸變，對地震資料質(zhì)量和分辨率產(chǎn)生較大影響，國內(nèi)外研究人員也相當(dāng)關(guān)注在提高它的幅值和頻率精度方面的創(chuàng)新與發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1950年,美國大陸石油公司(CONOCO)開始研究用連續(xù)振動地震信號進(jìn)行地震勘探。這一方面固然是由于對非炸藥地面震源的需求,更重要的則是受到雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的啟發(fā)。最有影響的恐怕是李郁榮（Y.W.Lee）和J.B.Weisner用相關(guān)方法從噪音背景中提取信號的工作了。1958年10月在美國的

5、俄克拉荷馬州（OKLAHOMA）的龐卡(PONCA)城第一次作了用可控震源勘探的公開表演,1961年可控震源開始用于商業(yè)性勘探活動?？煽卣鹪词┕ば矢?成本低,在鉆井困難地區(qū)尤為明顯；可以在城市、工業(yè)區(qū)使用。在某些地區(qū)使用可控震源獲得的資料甚至比井炮的資料還好。如今,它己經(jīng)成為一種應(yīng)用廣泛的勘探工具了。爆炸震源和落重等非爆炸地面震源產(chǎn)生的地震信號的作用時(shí)間很短,不能人為地控制,統(tǒng)稱為脈沖震源?？煽卣鹪串a(chǎn)生的是作用時(shí)間和頻率成分可控的連續(xù)振動信號,使用脈沖震源得到的地震記錄直接可供解釋。而對于可控震源,由于掃描長度TL往往比最深目的層的反射時(shí)間還長,地下各反射層反射回來的信號重疊在一

6、起,構(gòu)成復(fù)雜的波形,無法用于解釋。因此,必須將它與已知信號相關(guān)后才能得到可供解釋的地震記錄。可控震源和其它地面震源產(chǎn)生的都是弱功率信號,但是可控震源能成功地用于地震勘探，其原因在于它能夠精確地、重復(fù)地產(chǎn)生同一參數(shù)的連續(xù)振動信號。所以可以用數(shù)臺可控震源同時(shí)工作以增強(qiáng)在地下傳播的信號強(qiáng)度,并用直接疊加的方法累積能量。目前,最常用的連續(xù)振動地震信號是線性掃頻正弦信號。1.3課題研究目的可控震源中的掃描信號發(fā)生器位于整個(gè)系統(tǒng)的最前端，其性能指標(biāo)直接影響著電源干擾引起的諧波畸變，對地震資料質(zhì)量和分辨率產(chǎn)生較大影響，因此如何提高它的幅值和頻率精度成為設(shè)計(jì)可控震源的一個(gè)很重要的課題。本設(shè)計(jì)通過對

7、DSP相關(guān)芯片進(jìn)行軟件編程，并采用相關(guān)接口技術(shù)產(chǎn)生所要求的頻率掃描信號對以上性能指標(biāo)的改善有著明顯的作用。1.4論文主要內(nèi)容45本文主要是基于DSP芯片TMS320F2812的可控震源的掃頻信號發(fā)生器的軟、硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，本文共分為五章。第一章通過對可控震源的相關(guān)介紹系統(tǒng)地論述了掃頻信號源的設(shè)計(jì)背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及研究的目的。第二章從DSP芯片的發(fā)展、DSP的分類和特點(diǎn)、DSP的生產(chǎn)現(xiàn)狀和DSP的應(yīng)用幾個(gè)方面對DSP進(jìn)行了簡單介紹。第三章為對系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案的描述，