海洋拖缆数字包测试系统研制 核探测与核电子学国家重点实验室 报告人 ：陈吉锋 指导老师：宋克柱 称呼，大家下午好，（具体看其他人的方式）今天我报告的内容是海洋拖缆数字包测试系统研制 数字包测试系统是海上石油地震勘探系统的一个子系统，该项目在去年6月份由中海油通过验收 下面我给大家简单介绍一下 报告人 ：陈吉锋 指导老师：宋克柱
jump 背景： 数字包是“海上石油地震勘探数据采集系统”的一部分，位于水下采集拖缆中。 数字包(传输包）负责传输上下级数字包的命令，同时收集并传输本级及前后级数字包的数据。 操作提示：点击海上石油地震勘探数据采集系统 链接到地三页，介绍此系统，在第四页介绍后按return， 此页结束按jump （读内容） 先简要介绍一下海上石油勘探系统，按链接 数字包负责传输上下级数字包的命令，同时收集并传输本级以及前后级数字包的数据。 下图为数字包工作原理示意图。 数字包即为图中的传输包，他收集来自采集板的数据，并控制采集板的工作。 同时数字包要传输前后数字包的命令，并传递前后数字包的数据。 jump
海上石油地震勘探数据采集系统 海上石油地震勘探数据采集系统，顾名思义就是利用地震法来探测海底地质情况，找出石油所在。长期以来，因为军事等诸多原因，国外一直对此类设备进行禁运，中国在海上石油勘探方面的发展也因此受到极大限制，为此，863期间，我们实验室应‘中海油服’要求开发了系统样机。上图为系统原理示意图。数据采集船上带有气枪。当压缩空气被突然释放时，气枪会产生剧烈的爆炸声波。声波向地下传播，遇到地质构造变化会产生反射、散射和折射。这些回声中携带的地质信息被海面采集船拖带的检波器接收，记录为地震数据。该数据可以反演出海下地质面貌，为石油勘探奠定依据。检波器和数字包就位于此拖缆中
海上石油地震勘探数据采集系统 此图为海上石油勘探数据采集系统工作图。此部分拖缆中数字包的放大图。航海船拖动拖缆，拖缆中为检波器，采集板和数字包，采集板采集数据，并经由数字包传输。在拖缆中每100m便有一个数字包，而拖缆最大的长度可以达到12km，在多缆中，那么数字包的数量将非常多，在数字包装缆过程中，每个数字包都需要进行测试，其花费的时间成本非常高，这极大地延误了工人在海上的工期。因此也就有必要开发一套，专门用于快速测试，数字包的系统装置
需求分析 数字包测试系统的主要需求为： 1：模拟待测数字包前后级的行为。 2：检测数字包的电气性能，确定数字包功能是否完好。 3：定位未达标数字包的包号，确定出错数字包的问题。 右图为数字包测试系统的结构示意图。 数字包测试系统模拟待测数字包前后级的行为，模拟待测数字包实际工作环境。同时我们需要快速处理数字包测试系统所得到的数据，计算出和理想值的偏差，以此为依据，判断数字包是否出错，在实际工作场合中，我们可以一次检测多个数字包，以此提高工作效率。
数字包测试内容 电气性能测试 功能测试 电压，电流，电阻等 命令传输和数据传输 根据实际测量的需求，我们对电压的精度要求为0.1v，动态范围为380v，对电流的精度要求为0.1ma，动态范围为50ma，电阻的测量精度为0.5欧 对功能的测试中，需要对各种命令和数据进行测试重复多次，保证数字包工作的稳定性。 同时，我们要对测试得到的数据进行分析，在个人电脑上产生测试报告，简化系统的使用，达到傻瓜式的操作 在测试时，我们还要充分保护系统，避免短路，过压等危险情况
测试系统主框架
测试系统主框架 如上图所示，我们设计的测试系统是以fpga为中心的一个测试系统 读一遍上图的模块。适当做解释，控制时间到10分钟
电气性能测试——直通线
电气性能测试——电阻测试 待测电路 - + AD824 12 13 14 4 11 R1 3 2 1 R3 R4 +5V C12 V_out LM317/TO220 VIN ADJ VOUT VOUT2 待测电路 R5 10 GND_in
电气性能测试——电流
电气性能测试——高压测量和控制
系统的软件设计 a) 提供操作界面，并显示各种测量结果或报警信息。 b) 根据所需完成的测量内容发送相应的数字包命令。 c) 接收测试硬件回传的命令，与已发送的测量命令进行比较判断，给出当前命令传输测量结果。 d) 接收测试硬件回传的数据，与设定的传输数据进行比较判断，给出数据传输测量结果。 根据设计需求，在设计中采用软硬件结合的方式，以硬件传输、测量，软件控制判断的方式来完成整个系统的设计。 此系统的软件从usb读取数据，对数据进行分析，并对测试流程进行控制，可以大大方便系统的操作，减少出错的可能性。 因为一个海上测试系统数字包数量众多，本软件还将自动生成测试报告，为批量测试和管理提供方便
软件用MFC进行编写，在很大程度上提高了软件的可靠性和安全性，按照中海油方面服的要求，整个软件各个模块分别写成类库，方便了以后软件的维护和升级。上图中左边为软件界面控制部分，在测试时，可以按照自己的需求，选取自己感兴趣的项目，还可以设置包数，这些选项可以使工作人员在没有培训的情况下，快速使用该系统，右边部分是测试的状态和结果显示，本软件还以作图的形式表示测试的结果，可以让工作人员快速得知数字包的状态，这在不能仔细进行阅读的测试现场起了非常重要的作用
上图为测试报告的形式，上图给出了标准值和测量的误差值范围，同时会在观测结果中显示测量结果存在的问题，这在很大程度上方便了问题测试包的检修。
Thanks