单稳态触发器在GCSLink 2000同步器与428XL联机中的应用.pdf

五油管材与仪器74PETROLEUM TUBULAR GOODS&INSTRUMENTS2023年10 月经验交流单稳态触发器在GCSLink2000同步器与42 8 XL联机中的应用崔树起，贺俊琪?，徐宏田3,王维田1（1.东方地球物理勘探有限责任公司大庆物探二公司装备服务中心吉林松原138 0 0 0；信号不能启动42 8 XL仪器。尽管目前普遍的解决方案是由仪器操作员使用内部GO的操作方式来代替外部2.东方地球物理勘探有限责任公司采集技术中心河北涿州3.东方地球物理勘探有限责任公司装备服务中心河北涿州0 7 10 0 0）摘要：针对气枪震源在导航模式作业时GCSLink同步控制器外部GO信号不能直接启动42 8 XL仪器的问题，对比了3种方案的优劣，提出了使用单稳态触发器的解决途径。采用NE555时基芯片搭建脉冲调整电路，将GCSLink发来的外部GO信号脉宽调整到能够自动触发42 8 XL仪器的标准，实现外部GO信号启动仪器。经某东非项目实际生产证实，所提出的方案成功实现了两者的顺利联机，使气枪震源在导航模式下连续放炮并自动启动42 8 XL仪器接收数据。关键词：单稳态触发器；NE555时基芯片；气枪震源；GCSLink同步控制器；42 8 XL地震仪中图法分类号：P631.4*3D0I:10.19459/ki.61-1500/te.2023.05.015(1.Equipment Service Center of Daqing 2d Geophysical Exploration Company of BGP,Songyuan,Jilin 138000,China;Abstract:A solution using a monostable trigger is proposed to solve the issue of the external GO signal from GCSLink synchronous controllerbeing unable to directly start 428XL instrument when operating in navigation mode with airgun sources based on comparation among threepotential technical solutions.An NE555 timer chip is used to build a pulse adjustment circuit to adjust the pulse width of the external GOsignal sent by GCSLink to the standard level that can automatically trigger the 428XL instrument,thus enabling the external GO signal tostart the instrument.The actual production in a project in East Africa proved that the solution successfully enabled the airgun source to con-tinuously fire and automatically start the 428XL instrument to receive data in navigation mode.Key words:monostable trigger;NE555 time-based chip;airgun source;GCSLink;428XL0引言近年来气枪震源在浅滩、河流及过渡带区域的应用中,采用GCSLink同步控制器与42 8 XL联机已成为主流勘探方式之一。然而在今年年初东方公司在东非某内陆湖中标的三维水上区块生产过程中，我们发现气枪船在导航作业模式时,GCSLink同步控制器发出的外部GO071000;文献标识码：A文章编号：2 0 9 6-0 0 7 7(2 0 2 3)0 5-0 0 7 4-0 4Application of Monostable Trigger in GCSLink 2000and 428XL Online SystemCUI Shuqi,HE Junqi?,XU Hongtian,WANG Weitian2.Acquisition Technical Center of BGP,Zhuozhou,Hebei 071000,China;3.Equipment Service Center of BGP,Zhuozhou,Hebei 071000,China)GO信号，但这种方法有一系列弊端,如不能实现自动放炮,不但生产效率低下，还容易出现错误。因此需要研究一个切实可行的联机方案，以实现两者之间的顺利联机。值得一提的是,GCSLink同步控制器与40 8 UL地震仪器联机时，无需任何软硬件设置，GCSLink同步控制器初投稿收稿日期:2 0 2 3-0 3-11;修改稿收稿日期:2 0 2 3-0 4-10第一作者简介：崔树起，男，196 9年生，工程师，198 9年毕业于石油物探学校计算机应用专业，目前在东方公司国际部从事地震勘探仪器操作与维修工作。E-mail:2023年第9 卷第5期发出的外部GO信号可以启动40 8 UL地震仪器。然而，由于40 8 UL已经退出物探舞台，被42 8 XL仪器所取代，因此需要探索新的解决方案。针对这个问题，对GCSLink同步控制器与42 8 XL仪器的联机方式进行了深入研究，发现外部GO信号不能启动42 8 XL仪器的根本原因是信号不兼容。为了解决这个问题,我们提出了一个切实可行的方案，利用单稳态触发器来设计一个新的联机方式，解决GCSLink同步控制器发出的外部GO信号不能启动42 8 XL仪器的问题。使得气枪船可以在导航模式下连续放炮，42 8 XL仪器自动接收，实现了采集生产的自动化，提高了生产效率和准确性。1导航系统、Bigshot 枪控器、GCSLink2000同步控制器与地震仪器联机工作原理导航系统、Bigshot枪控器、CCSLink同步控制器与地震仪器的联机示意图如图1所示。GCSLink主控单元地震仪器图1枪控震源系统与仪器联机示意图当气枪船沿着所设计的航线以某一速度前进时，距离预定的激发炮点还有17 50 ms时,导航软件发出闭合信号，启动GCSLink-Slave单元。Slave单元随后在50us之内通过电台启动GCSLink-Master单元，双方同步后,各自将时序归零，即以TO为基准。GCSLink-Slave单元经过17 0 0 ms延迟，发出Slave closure out信号启动Bigshot枪控单元，再经过50 ms延迟后起爆气枪激发地震波。GCSLink-Master单元自TO时刻经过8 0 0 ms的延迟后，发出10 0 ms脉宽的Masterclosureout信号启动42 8 XL仪器，此信号在42 8 XL端可以看作是外部GO信号，使42 8 XL仪器打开windowsTB窗口，并进人预采集状态。再经过9 50 ms延迟后（即在靶点17 50 ms时刻)GCSLink-Master单元发出master start out 信号（CTB信号）触发42 8 XL仪器，开始采集和记录地震数据，并接收GCSLink-slaver端发送过来的头段数据及FTB验证信号。与此同时,GCSLinks la v e r 发送 CTB给导航系统，使其记录下气枪爆破时刻激发炮点的GPS位置及UTC时间，从而完成导航定位系统实时记录炮点数据、气枪激发和地震仪器采集的同步作业模式。导航系统、枪控器和42 8 XL仪器的时序关系如图2 所示。崔树起等：单稳态触发器在GCSLink2000同步器与42 8 XL联机中的应用导航系统GCSLink从控单元Bigshot气枪阵列枪控器750ms靶点时刻10ms800ms导航启动主控闭合信号主控CTB信号主控FTB输出从控闭合信号从控CTB信号从控FTB信号图2 导航系统、枪控器及仪器联机时序图2GCSLink同步控制器外部GO信号的产生原理在42 8 XL仪器部分，GCSLink与42 8 XL连接方法如图3所示。GCSLinkNAV/Recorder接d+12VOUTGCLOS OUT+NCLOS OUT-P+12VCNDHTTLTRG+FTTLTRGGNDETXDATAKGNDB图3GCSLink与42 8 XL接口连接图GCSLink的NAV/Recorder接口与42 8 XL仪器LCI的Blaster接口相连。GCS Link同步器的N、P脚输出masterclosureout闭合信号，将其与42 8 XL端EGOIN信号电路串连起来；同步器的G脚连LCI插座的H脚,为其提供12 V电源。只有当N、P继电器闭合的时候，回路中(G、H、J、N、P)才产生触发脉冲,该脉冲经LCI-428的blaster口H、J端输人并触发EGOIN光耦器件，产生外部GO信号。同时仪器开始激活排列，在windows TB窗口期间等待同步器端发masterstartout信号（CTB信号）启动采集。外部GO信号简化流程如图4所示。H、J脚产生的外部GO信号脉冲长度等于同步器N、P脚的闭合时间。同步器的E、F端为启动脉冲信号,分别连接LCI的K、L脚,用于发送TB信号触发42 8 仪器开始采集。GCS Link2000G(12v)N(+)(N、P为继电器两极，负责闭合)P()(限流电阻）H图4外部GO信号简化流程图1700ms 1750ms1ms428XLLCIBlaster接口HEGOIN+JEGOIN-KTBIN+LTBIN-DRXRGND428XLH多光耦J763问题的产生在进行模拟放炮测试时，发现在42 8 XL仪器操作界面上使用内部GO按钮放炮时，仪器可以正常启动采集。当转换成Big shot作业模式，使用枪控单元发来的外部GO信号作业时，仪器界面的GO操作按钮却不变灰，即发送过来的外部GO信号不能启动42 8 XL仪器将万用表量程分别置于电压、电流最小档位,用表笔分别接触NP及HJ端，可以明显发现指针移动，说明可以检测到同步器发来的脉冲信号，但该信号不能启动428XL仪器。将指针万用表置于电流档,串联到N和J之间，测量外部GO信号的电流约为2 3mA，符合42 8 XL仪器安装手册规定的2 50 mA触发电流要求。进一步分析认为，虽然该信号的触发强度符合要求，但如果其延续时间过短，也不能触发EGOIN电路的光耦器件，造成仪器不能启动。查找GCSLink2000的操作手册，发现同步系统发送的master close out信号宽度仅仅10 0 ms，经N、P继电器实时作用到42 8 XL仪器LCI的H、J端，也五油管材与仪器stack叠加次数选1,VP之间采用连续continue方式。TBwindows选理论最大值。具体参数设置如图5所示。这种方式只有第一炮需要操作员按下内部GO按钮,其它的都在等待GCSLink发过来的TB信号启动采集。这种解决方法也是目前其它水上队伍使用的主要作业方式。缺点：由于TBwindow参数设置了最大等待值,在放炮等待TB过程中，仪器操作界面处于锁死状态，操作员不能根据气枪船实际位置快速选择要激发的炮点，可能造成激发炮点与采集所用理论炮点不一致，增大后续室内处理工作量。另外在野外排列不稳定时，这种方式会导致仪器反应卡顿，容易造成死机。Process Type Setup+stnoudCAancedSTACKMIPULSME-RaW300645003AMvaesPocessing2023年10 月AddAd4ChangtChanasDeleteLate只能产生同样宽度10 0 ms的外部GO信号。查询42 8 XL安装手册，仪器对TB触发信号要求最小脉冲持续时间为2 0 s,对FO点火信号的脉冲宽度要求为2 0 0 ms,但对外部GO信号的脉冲宽度没有具体说明。是否对外部GO信号也有最小脉宽要求，必须通过实验解决。(a)处理类型设置sismkeSetuOptatigOgtisnModrStandarssQcDumContimuausDncntinasus使用一个9V电池，正负极接触42 8 XLBlaster口的H、J脚，发现如果较长时间接触该引脚,42 8 XL仪器会启动；如果仅仅轻轻瞬时接触这两个脚，则常常不能启动仪器。由此说明触发42 8 XL仪器的外部GO信号，是一个电平触发信号,有一定的脉冲宽度要求。咨询厂家的技术支持人员得知，为了能稳定可靠地触发42 8 XL仪器，免于因外界电子噪声造成42 8 XL仪器误触发，仪器需要至少2 0 0 ms的脉宽信号才能使其动作。这个设计不同于仅需2 0 s的CTB信号，CTB信号是上升沿触发模式,这种设计保证了系统之间可以精确同步。但是最小2 0 0 ms的外部GO脉宽设计要求导致了目前不能启动42 8 XL仪器的困境。4解决方案针对GCSLink同步器产生的外部GO信号不能直接触发42 8 XL仪器的问题，我们与GCSLink同步器厂家联系,要求升级同步器软件或硬件，使之合乎联机匹配要求。但为了不耽误生产，有3种方案可以应对。4.1使用脉冲叠加方式生产在 process type setup界面中选 stack impulsive 方式，AutenamousOStundaneMeerOCheck.MimDistankRenoODyhamicModeDrnamicnien CGrougino图5参数设置4.2使用内部GO信号取代外部GO信号断开接口电缆中仪器的点火信号H、J脚，将TBWindows设成2 0 s以上。每次放炮结束后，仪器操作员根据气枪船发来的提示预先选中下一炮脚本,并提前点击内部操作界面GO按钮，激活排列,等待气枪船发来的TB信号触发仪器采集。缺点：此种方式严重依赖电台通讯，每炮都需要操作员与气枪上的人员高度配合。使用手动方式激发，不能做到采集生产的自动化。4.3买采用脉冲展宽装置制作脉冲展宽设备，把GCSLink发来的外部GO信rietswnDsitancrm(b)生产模式设置2023年第9 卷第5期号由10 0 ms调整到脉宽2 0 0 ms以上,达到能够自动触发42 8 XL仪器的标准，实现外部GO信号启动仪器。5单稳态触发器的制作及原理制作单稳态触发器是一个拓宽脉冲的有效方法，其本质就是使用NE555时基芯片来搭建脉冲调整电路。我们制作的单稳态触发电路如图6 所示。10KRN输P把该脉冲调整电路串接到GCSLink 与LCI-428的接口电缆上，它的输人端信号取自GCSLink2000的NAV/recorder接口端N、P脚，输出端连接42 8 XL仪器LCIBlaster口的H、J针脚。一般情况下当气枪船在测线上正常行进时,N、P保持断开，触发器处于稳态，此时H、J无信号输出。当气枪船距靶点适当位置时，主同步器发出masterclosure out信号,N、P端继电器闭合，触发器2脚接地处于低电位状态,则触发器3脚输出Vcc高电位，触发器处于暂稳态状态。由于电容C上电压直接加到NE555时基电路的置O端（第6 脚），当C上的充电电压达到三分之二Vcc时（置O端阈值），电路状态翻转,3脚给LCI-428的H脚输出低电位,触发器回到稳态。形成一次脉冲整形过程。根据RC值的大小可以调节输出脉冲时宽。其脉冲宽度可以根据式(1)计算：T=1.1RC式中：T为输出的脉冲宽度；R为电阻值;C为电容值。这里Vcc电源采用9V电源，电容C取值10 F，电阻R取值为2 0 kQ时,脉冲调整后的输出脉冲宽度为2 2 0 ms。完全能够满足42 8 XL仪器外部GO触发标准，可以稳定可靠地启动42 8 XL仪器。该电路的脉冲时序如图7 所示。-100mD、PH、J电容C端220ms图7 单稳态触发器脉冲时序图该方法简单可靠、容易制作，只需按照图示把几个崔树起等：单稳态触发器在GCSLink2000同步器与42 8 XL联机中的应用Vcc9V482TH6NE5553715VcFC图6 单稳态触发电路2/3Vcc77器件组装在一起,无需调试,电路即可稳定工作。6结束语在气枪震源勘探中，通过研究GCSLink同步控制器与42 8 XL地震仪器联机时外部GO信号不能启动42 8 XL的问题，我们发现信号不兼容是根本原因。传统的解决方案生产效率低下、容易出错。为解决这一问题，本文提出了通过单稳态触发器展宽外部GO脉冲波形的新联机方案，有效地解决了外部GO信号不能启动42 8 XL仪器的问题，使得气枪船可以在导航模式下连续放炮，H428XL仪器自动接收，实现采集生产的自动化。此项技操出J0.01F输人输出定时长度术的使用，提高了东方公司在东非水上作业的生产效率，实现了东非地区水上作业单台气枪船平均日效达到635炮的记录，比预计提前10 个工作日完成了本工区26000炮的任务。本技术成果不但为气枪震源勘探的技术创新提供了新思路,也为其它项目同类型设备水域勘探提供了可以借鉴的经验。参考文献1Se r c e l公司42 8 XL安装手册，42 8 XLV5.0InstallationMan-ualZ.2010:380-383.2Se r c e l 公司.42 8 XL操作手册1,42 8 XLV5.0Operation ManualoneZ.2010:229-231.3】Re a l T i m e Sy s r e m 公司.GCSLink操作使用手册，GCSLinkOperator Manual _1.05Z.2006:2-3.4高增会,郭恒志,韩学义，等.气枪控制器系统与其它系统设备的同步联机技术及应用（上）J.物探装备,2 0 12,2 2(5):304-310.5韩学义.42 8 XL仪器与枪控同步器GCSlink联机详解及故障排除J.物探装备，2 0 14,2 4（2）：7 9-8 3.(1)6李文静，韩学义，要奕轩，等.42 8 XL仪器与BigShot气枪联机方法及一般故障解析J.物探装备,2 0 13,2 3（5）：306-307,317.7】李扬,汪涛,刘都让,等.42 8 XL地震仪与GCSLink同步控制器的配套应用与设置J.物探装备,2 0 13,2 3（3）：17 6-18 0.8高增会,郭恒志,韩学义，等.气枪控制器系统与其它系统设备的同步联机技术及应用（下）J.物探装备，2 0 12.2 2(6):373-377.9韩学义，曹建明,刘军,等.海上OBC勘探双震源采集方式的实现J.物探装备，2 0 11,2 1(6）：36 0-36 4.10】杨海，陈雷，薛冰悬.42 8 XL仪器在复杂工区采用多种激发方式联合作业的施工方法J.物探装备，2 0 16,2 6(1):61-64.(编辑：姜婷）