基于FPGA的MEMS数字检波器设计与实现

论文摘要

随着经济的快速发展,人们对于能源的需求越来越多。在地下能源采集过程中,会遇到各种地形结构,因此在采集之前必须对地层结构进行勘探。检波器作为勘探的核心设备,其性能的优劣直接关系到最终结果的好坏。本文针对传统检波器干扰大、频带低等特点,设计了基于FPGA的MEMS数字检波器,并在检波器中加入形态学滤波器滤除信号中的噪声,实现了对物探地震波信号的采集,具有一定的工程意义。本文主要研究内容如下:(1)利用正演软件建立模型,分析地震波信号的振幅特性和频谱特性,根据勘探需求提出数字检波器设计方案,开展了检波器的硬件电路设计,并对电路结构、布线等进行优化,完成硬件电路整体布局;(2)针对采集信号中的噪声干扰,基于形态学滤波器的基本原理,通过对形态学滤波器结构元素的选取进行对比分析,设计合适的滤波器;(3)在硬件电路以及形态学滤波器设计的基础上,开展以FPGA为核心控制的数字检波器系统逻辑设计,实现硬件电路的控制、信号滤波以及数据存储、传输等功能;(4)为了验证检波器的效果,在室内对检波器的模块和系统分别进行测试,测试结果良好,在此基础上进行实际现场测试,能采集到明显的有用地震波信号。测试结果表明,所研制的数字检波器能够实现地震波信号采集,性能达到指标要求,具有一定实用价值。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 论文研究内容与结构
• 2 物探地震波信号分析
•   2.1 地震勘探原理
•   2.2 地震波分类
•   2.3 地震波信号特征
•     2.3.1 地震波振幅特性
•     2.3.2 地震波频谱特性
•   2.4 本章小结
• 3 数字检波器硬件电路设计
•   3.1 数字检波器设计总体方案研究
•     3.1.1 数字检波器设计要求与指标
•     3.1.2 数字检波器设计方案
•   3.2 数字检波器硬件电路设计
•     3.2.1 MEMS传感器电路设计
•     3.2.2 信号调理电路设计
•     3.2.3 传输控制电路设计
•     3.2.4 电源电路设计
•     3.2.5 PCB设计
•   3.3 数字检波器实物封装
•   3.4 本章小结
• 4 形态学滤波器的应用
•   4.1 地震波中的干扰
•   4.2 形态学滤波器基本原理
•   4.3 形态学滤波器设计
•   4.4 本章小结
• 5 数字检波器系统逻辑设计
•   5.1 系统逻辑设计方案
•   5.2 FPGA逻辑实现
•     5.2.1 程控放大
•     5.2.2 A/D转换
•     5.2.3 形态学滤波器
•     5.2.4 SDRAM
•     5.2.5 串口通信
•   5.3 本章小结
• 6 数字检波器测试
•   6.1 系统测试内容
•   6.2 系统功能测试
•     6.2.1 模块测试
•     6.2.2 系统测试
•   6.3 本章小结
• 7 总结与展望
•   7.1 总结
•   7.2 展望
• 参考文献
• 附录
•   A 作者在攻读学位期间发表的论文目录
•   B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
•   C 学位论文数据集
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄林

导师: 黄扬帆

关键词: 物探地震波,数字检波器,形态学滤波器,信号采集

来源: 重庆大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 地质学,地球物理学,无线电电子学

单位: 重庆大学

分类号: TN791;P631.43

DOI: 10.27670/d.cnki.gcqdu.2019.001544

总页数: 75

文件大小: 2045k

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