ЖУРНАЛ СТА 4/1997

101 4/97 РАЗРАБОТКИ ГЕОФИЗИКА имеется возможность привязки (с той же точностью) моментов выборки к аб- солютному мировому времени с ис- пользованием спутникового приемни- ка. Это позволяет обеспечить синхрон- ную работу нескольких станций, распо- ложенных в разных районах Земли. Перед записью на диск сигналы от датчиков подвергаются аналоговой и цифровой фильтрации. Ее цель — адек- ватное представление сигналов рабо- чей полосы частот на данной частоте выборок (подавление эффекта наложе- ния частот, или элайзинга). Аппаратные средства геофизической станции Станция LE (рис. 1) состоит из следу- ющих блоков: ● периферийных контроллеров сбора данных ( ПКС ), устанавли- ваемых поблизости от соответствую- щих датчиков. Питание каждого ПКС производится от индивидуальной ак- кумуляторной батареи (АБ); ● узловой станции ( УС ), производя- щей сбор данных и управление ПКС по цифровой линии связи. Питание УС может осуществляться как от АБ, так и от электросети 220 В, 50 Гц; ● антенны спутникового приемни- ка GPS . Для инициализации ПКС и запуска станции в целом к УС может подклю- чаться терминал (Notebook PC). Длина кабелей связи К1—до 50 м, К2— до 1000 м (в стационарном режиме требуется удаление датчиков станции от мест проживания людей на значи- тельное расстояние). Все ПКС подключаются к линии свя- зи параллельно, для чего на каждом из них расположены два разъема, обеспе- чивающие удобное подключение ка- бельных сегментов. Периферийные контроллеры сбора данных В состав каждого ПКС (рис. 2) входят ● 3 аналоговых канала (за исключе- нием теллурического ПКС, имеющего 4 канала), состоящих из малошумяще- го предварительного усилителя (ПУ) с регулируемым коэффициентом уси- ления, фильтрарежектора наводок со стороны промышленной электросети 50 Гц (только в каналах ВЧ) и аналого- вого антиэлайзингового фильтра; ● четырехканальный сигмадельта АЦП , работающий с частотой выбо- рок 2048 Гц (AD 7716 фирмы Analog Devices); ● цифровой сигнальный процес- сор , ЦСП (ADSP2115 той же фирмы), реализующий цифровую часть анти- элайзингового фильтра с понижением частоты выборок до необходимого значения. Кроме того, ЦСП обеспечи- вает синхронизацию работы каналов; ● микроконтроллер управления и связи с линией , МК (DS80C320 фирмы Dallas Semiconductor); ● преобразователь интерфейса ли- нии связи , ПИ ; ● многоканальный источник пи- тания , ИП . Линия связи — гальванически изоли- рованная двухпроводная (сталемед- ный полевой кабель); скорость переда- чи — 62,5 кбод. Исходя из специфики эксплуатации геофизических приборов, работающих на пределе чувствительности, заказчи- ком было поставлено условие: гальва- ническая изоляция линии связи долж- на достигаться без использования трансформаторов, а только при помо- щи оптопар с минимальной проход- ной емкостью. Это требование заказ- чика, а также стремление снизить элект- ропотребление станции исключили возможность использования какойли- бо стандартной промышленной шины класса Fieldbus. В шине, разработанной специально для этого проекта, по ли- нии передаются как информационные посылки, так и напряжение питания приемопередатчиков ПКС. Линия за- питывается от узловой станции. Данные с выхода ЦСП группируют- ся в пакеты и передаются по линии связи в УС. Помимо передачи данных, линия используется для передачи ко- манд управления работой ПКС. Для синхронизации работы всех под- ключенных к линии связи ПКС узловая станция периодически, через каждые 2 секунды, выдает в линию команду син- хронизации. Исполнителем команды является ЦСП, подсчитывающий число выборок АЦП между двумя командами синхронизации. Это число поддержи- вается равным 4096. Узловая станция Структура узловой станции, показан- ная на рис. 3, была выбрана, исходя из следующих соображений. В автономном режиме работы стан- ции для сокращения объема записи данные обрабатываются в режиме ре- ального времени и по некоторым кри- териям определяется необходимость сохранения данных, содержащих так называемые события. Для этого основ- ной контроллер узловой станции дол- жен обеспечить достаточную вычисли- тельную мощность. Кроме того, необхо- Рис. 1. Структура геофизической станции ПКС — периферийные контроллеры сбора данных, АБ — аккумуляторные батареи, К1, К2 — кабели связи Рис. 2. Структура периферийных контроллеров сбора данных ПУ — предварительный усилитель, ФВЧ — фильтр верхних частот, ЦСП — цифровой сигнальный процессор, МК — микроконтроллер управления и связи