地震专用光缆检测仪

于圣慧 刘 存 聂木杰 黄启元

(1.长江大学 湖北 荆州 434023；2.东方地球物理勘探有限责任公司 河北 涿州 072751)



·仪器设备与应用·

地震专用光缆检测仪

于圣慧1、2刘 存2聂木杰2黄启元2

(1.长江大学 湖北 荆州 434023；2.东方地球物理勘探有限责任公司 河北 涿州 072751)

文章针对428XL、SCORPION地震勘探仪器光缆使用频率高、应用范围扩展迅速、故障率逐年提高、故障检测困难的问题，从硬件设计和软件编程，参数设置等方面探寻新的检测技术和方法。

428XL；SCORPION；光缆；硬件；软件

0 引 言

428XL、SCORPION地震勘探仪器是当前最主要的地震数据采集设备，随着地震仪器网络化和超大采集能力的发展，光缆已经取代铜缆交叉传输线，向地震仪器标准配备传输线过渡。

地震勘探仪器使用的光缆与通讯等行业使用的光缆不同，地震仪器的光缆传输线是在普通光缆的基础上，附加了专用的接口单元。地震专用光缆由光电转换电路、光纤和电光转换电路组成。目前，故障光缆的检测只能依赖仪器厂家的测试设备与方法，对完整的光缆进行测试，不能单独对光缆的各个组成部分进行测试，给光缆的检测与维修带来很大的困难。

1 地震专用光缆检测仪硬件

428XL光缆单纤双向传输，数据和时钟使用同一根光纤实现，时钟在锁相环电路解调产生，采用标准的100 Mbps。SCORPION 系统光缆是单模四纤单向传输，数据通道和时钟通道完全分开， 速率传输8 Mbps ，两种光缆均使用网络传输。

硬件设计时主要考虑适合SCORPTION和428XL光缆数据传输的接口及测试光电接口，通过以太网，用来测试光缆数据传输性能。因此设计包括配套SCORPI0N光缆网络数据处理板、配套428XL系统光缆接口板、电源电路、数据网络通讯接口等。

光缆网络数据处理板中信号处理单元中，核心器件是Am79C874，该器件兼容媒体独立接口(MII)与以太网媒体访问控制器(MAC)，可以可靠地接收和传送数据超过130 m，具有CMOS的双重效益低功耗，消耗仅为0.3 W。电路中设计48 V直流电压应用于光电转换器电路，9 V直流电压转换模块应用于路由器电路，5 V直流电压转换电路应用于电压表电路。

整个设计中通过专用多路网络连接器通讯接口与PC机相连，建立测试平台与测试软件的通讯连接，设计框图如图1所示。

2 地震光缆检测仪软件

2.1 软件设计

软件总体结构主要包括软件安装、测试主窗口、SCORPION光缆测试窗口、428XL 测试窗口四个主要功能模块，如图2所示。

图1 硬件设计框图

图2 软件设计框图

2.2 软件安装

地震光缆测试软件1.0软件安装程序为标准的Windows安装程序。双击FIBER TEST V1.0安装文件即可启动安装程序，主窗口用于显示程序的欢迎界面和版权信息，如图3所示。安装补丁程序后，软件版本号会发生相应变化。

图3 软件安装窗口

3 地震光缆检测仪参数

3.1 SCORPION测试窗口

1)SCORPION窗口组成

SCORPION仪器光缆测试窗口内包括参数设置栏、结果显示栏、功能按钮和详细测试报告4大部分，如图4所示，其中详细测试报告为弹出式窗口。

图4 SCORPION测试窗口

2)参数设置

参数设置栏包括“通道选择”、“光缆端口选择/设置”和“电缆端口选择/设置”三项。

(1)通道选择。由于SCORPION 光缆需要进行数据和时钟的检测，因此“通道选择”中设计数据通道和时钟通道的测试。“通道选择”设置采用复选框的形式，允许同时选择2个通道进行测试，在对应的通道选项框前单击鼠标，激活该通道。完成通道选择后，设置该通道测试涉及的测试端口的参数。SCORPION仪器光缆测试一般情况下选择数据通道。

(2)数据通道参数设置。数据通道下的“光纤端口1”在对应的通道选择项被选中的情况下才能被激活并进行设置。“光纤端口1”用于设置被测光纤直接连接到测试器的端口，设置采用下拉菜单方式进行选择。为了便于记忆，软件中应选择“mt1”作为测试端口。

数据通道下的“光纤端口2”用于设置被测光纤直接连接到测试器的端口远程地址，测试器接口单元内置的远程地址为192.168.222.111，该选择项被选中后被激活，设置采用地址填空方式进行。

数据通道下的“电缆端口1”设置采用下拉菜单方式进行选择。电缆端口1用于设置被测光缆的电缆直接连接到测试器的端口，为了便于记忆，软件中选择“mt1”作为测试端口。

数据通道下的“电缆端口2”设置采用地址填空方式进行设置。“电缆端口2”用于设置被测光缆的光纤直接连接到测试器接口单元的端口的远程地址，测试器接口内置的远程地址为192.168.222.111。

(3)时钟通道参数设置。时钟通道下的“光纤端口1”用于设置被测光缆的光纤直接连接到测试器端口，软件中选择“mt2”作为测试端口。

时钟通道下的“光纤端口2”用于设置被测光纤直接连接到测试器端口，测试器接口内置远程地址为192.168.111.111。

时钟通道下的“电缆端口1用于设置被测光缆的电缆直接连接到测试器端口，软件中选择“mt2”作为测试端口。

时钟通道下的“电缆端口2”设置被测光缆的光纤直接连接到测试器端口，测试器接口内置远程地址为192.168.111.111。

3.2 428XL 测试窗口

1)428XL窗口组成

428XL仪器光缆测试窗口内包括参数设置栏、结果显示栏、功能按钮和详细测试报告4部分，如图5所示，其中详细测试报告为弹出式窗口。

图5 428XL 测试窗口

2)参数设置

428XL光缆需要进行数据检测，需要对光缆端口进行设置。

(1)端口设置。参数设置栏包括 “光缆端口选择/设置”和“电缆端口选择/设置”。

(2)端口选择。 “光纤端口1”在对应的通道选择项被选中的情况下才能被激活并进行设置，采用下拉菜单方式进行选择，用于设置被测光纤直接连接到测试器端口，软件设计选择“mt1”作为测试端口。

“光纤端口2”用于设置被测光纤直接连接到测试器的端口，接口单元内置远程地址为192.168.222.111。

“电缆端口1”设置被测光缆的电缆直接连接到测试器的端口，软件设计选择“mt1”作为测试端口。

“电缆端口2”设置被测光缆的光纤直接连接到测试器接口单元端口，接口内置远程地址为192.168.222.111。

与SCORPION仪器光缆测试窗口一样，428XL仪器光缆测试窗口内包括参数设置栏、结果显示栏、功能按钮和详细测试报告。

4 技术创新点

地震光缆检测仪完全自主设计开发，该仪器具备测试428XL 和SCORPION 系统光缆交叉线两大功能。

1)兼容428XL 和SCORPION 系统的地震光缆的测试平台的设计和测试的软件的开发；成功制作了具有数据同步、整形技术的适合428XL 光缆光电测试接口；同步以太网和数字锁相控制SCORPION地震光缆的数据传输，设计了适合SORPTION的数据传输和时钟测试的光电接口，通过以太网、光电接口、SCORPION光缆组成了一个数据、时钟通道的测试通路。

2)利用同步以太网络等效替代实现地震光缆的测试；根据测试系统硬件的结构和接口设计，充分考虑被测光缆的软件接口特点以及测试软件的功能定位前提下对软件平台进行了研究开发，支持WINDOW操作系统。

5 结束语

地震光缆检测仪是软硬件一体的光缆测试平台，采用100 Mbps的以太网技术、锁相技术实现数据同步和数据整形技术，通过设计与地震仪器主机使用的相同性能的同步以太网及其配套控制软件实现地震光缆的维修测试。在同一平台实现428XL、SCORPION地震光缆的光电信号的综合测试。

地震光缆专用测试系统以其专有独特的设计、兼容性好、测试准确、效率高等优良的性能一经推出就受到业界的认可和需求。在没有主机系统的情况下，地震仪器专用光缆检测系统已经作为物探光缆的主力测试设备，完全替代了主机及其他辅助设备，解决了428XL、SCORPION地震光缆验收、测试、维修的瓶颈问题。

[1] SERCEL公司.408UL User’s manuals (V8.1).2007.(资料)

[2] INOVA.公司SCORPION操作手册.2010.(资料)

Development of Seismic Fiber Cable Detector

YU Shenghui1、2LIU Cun2NIE Mujie2HUANG Qiyuan2

(1.YangtzeUniversity，Jingzhou,Hubei434023,China; 2.BureauofGeophysicalProspecting，Zhuozhou,Hebei072750,China)

The 428XL & SCORPION seismic exploration instrument fiber cables are used frequently and have expanded rapidly in application, so the failure rate has increased year by year and the fault detection become more difficult. Aiming at the above problems, we developed some new testing techniques and methods by hardware designing and software programming.

428XL， SCORPION， fiber cable， hardware design， software programming

于圣慧，女，1971年生，高级工程师，1997年毕业于江汉石油学院电子仪器及测量技术专业，长江大学电子与通讯工程在读硕士研究生，现在东方地球物理公司装备服务处从事地震仪器维修工作。E-mail:465520450@qq.com

P631.4

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2096-0077(2015)01-0090-03

2014-06-13 编辑：韩德林)