eSeis節(jié)點(diǎn)采集單元常見故障解析

艾 梅，盧 濤，曲學(xué)政，井 喬，王 釵

(1.中國(guó)石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司西安物探裝備分公司 陜西 西安 710077；2.中國(guó)石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司地震儀器研發(fā)項(xiàng)目組 河北 涿州 072750 )

0 引 言

縱觀近三十年油氣勘探發(fā)展態(tài)勢(shì)，地震勘探朝著高精度、寬頻帶、全波場(chǎng)方向發(fā)展，儀器實(shí)時(shí)接收道數(shù)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，這就要求地震采集系統(tǒng)具備超大規(guī)模地震道數(shù)采集能力。地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是地球物理勘探的核心裝備，是衡量地球物理公司勘探能力及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)準(zhǔn)。

eSeis節(jié)點(diǎn)儀器是東方地球物理公司自主研發(fā)的新一代國(guó)產(chǎn)地震勘探節(jié)點(diǎn)儀器，儀器設(shè)計(jì)充分考慮當(dāng)前行業(yè)形勢(shì)的需要，融合當(dāng)前電子產(chǎn)業(yè)和IT產(chǎn)業(yè)的最新成果，集采集單元、檢波器與電池為一體，是一種新型陸上節(jié)點(diǎn)地震儀器，廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多種地形的探區(qū)。為順應(yīng)節(jié)點(diǎn)儀器發(fā)展需要，針對(duì)采集單元在生產(chǎn)和使用中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，本文從原理分析出發(fā)，實(shí)測(cè)驗(yàn)證，找到故障原因和處置方法，并進(jìn)行分析總結(jié)，以開啟維修思路，提高采集單元維修效率，同時(shí)也為野外現(xiàn)場(chǎng)檢修提供參考[1-2]。

1 eSeis節(jié)點(diǎn)儀器簡(jiǎn)介

eSeis節(jié)點(diǎn)儀器集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及地震數(shù)據(jù)處理于一體，系統(tǒng)包括eSeis節(jié)點(diǎn)采集單元(單站單道采集站)、下載充電柜(MHC)、數(shù)據(jù)切分合成單元、質(zhì)控單元及其他附屬設(shè)備。

eSeis節(jié)點(diǎn)采集單元(簡(jiǎn)稱采集單元)：它的工作模式分為連續(xù)采集、定時(shí)采集、定時(shí)日檢等。采集單元依靠GPS接收機(jī)獲取位置信息和校準(zhǔn)采集時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)單道地震數(shù)據(jù)的自主采集；利用數(shù)傳電臺(tái)(采用的是以電臺(tái)作為媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)手簿與采集單元數(shù)據(jù)交互)接收手簿“放線”指令開啟采集任務(wù)，“查線”指令回收采集單元實(shí)時(shí)狀態(tài)；連接下載充電一體柜，可完成施工參數(shù)配置、年檢、固件升級(jí)及數(shù)據(jù)下載等任務(wù)。

下載充電柜(以下簡(jiǎn)稱機(jī)柜)：機(jī)柜是對(duì)采集單元操控的主體，它同采集單元下載配置系統(tǒng)、數(shù)據(jù)匹配切分系統(tǒng)、并行下載控制系統(tǒng)、一體化陣列存儲(chǔ)系統(tǒng)及配套的萬(wàn)兆光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相互配合，可實(shí)現(xiàn)快速采集單元檢測(cè)、數(shù)據(jù)回收及智能化充電等任務(wù)。

數(shù)據(jù)切分合成單元：它是對(duì)所有采集單元回收的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行切分、編排、數(shù)據(jù)合成的軟件系統(tǒng)，最終生成SEGY或SEGD格式的地震記錄。

質(zhì)控單元：對(duì)采集單元全方位進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，實(shí)時(shí)收集采集單元工作狀態(tài)，如野外采集過(guò)程中，將回收的狀態(tài)信息統(tǒng)計(jì)用于質(zhì)量控制[3]，指導(dǎo)野外施工人員及時(shí)更換工作異常采集單元。

2 采集單元組成、原理及測(cè)試

2.1 組 成

采集單元由采集板、NODE板、鋰電池組、檢波器機(jī)芯(傳感器)及外圍殼體、減震結(jié)構(gòu)等部件組成。目前為滿足市場(chǎng)的不同需求，將產(chǎn)品分為內(nèi)置式采集單元和外接式采集單元兩種，它們的最大區(qū)別是：內(nèi)置式采集單元將檢波器集成于內(nèi)部，外接式采集單元需要外接檢波器。二者殼體頂部均設(shè)置可視化LED燈，可通過(guò)燈的不同顯示來(lái)快速、簡(jiǎn)要地識(shí)別采集單元工作狀態(tài)。采集單元E口十芯插針組與機(jī)柜連接，可實(shí)現(xiàn)自檢、測(cè)試、參數(shù)設(shè)置、充電、數(shù)據(jù)下載等功能，與采集板(ACQ，簡(jiǎn)稱A板)上P7插座的連接關(guān)系見表1。

表1 采集單元E口十芯插針組與A板上P7插座連接關(guān)系

E2經(jīng)二極管至P7-8(機(jī)柜充電電壓通過(guò)E2與轉(zhuǎn)換板相連，通過(guò)二極管給采集單元電池充電)，5V+與GPIO為采集單元與機(jī)柜的一對(duì)握手信號(hào)，C-R與C-T為采集單元與機(jī)柜的一對(duì)串行通訊信號(hào)，DM與DP為采集單元與機(jī)柜的一對(duì)USB數(shù)傳信號(hào)，S-與S+為機(jī)柜輸出的一組信號(hào)源信號(hào)。

2.2 原 理

采集單元原理框圖如圖1所示，其中虛框內(nèi)表示的是由GPS接收機(jī)和數(shù)傳電臺(tái)組成的通訊板(NODE，簡(jiǎn)稱N板)，其余模塊電路由主控制單元(MCU)、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)下載單元及電源轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成采集板(ACQ，簡(jiǎn)稱A板)。

圖1 采集單元原理框圖

數(shù)據(jù)采集原理：手簿通過(guò)電臺(tái)向采集單元發(fā)出采集命令，當(dāng)采集單元電臺(tái)模塊接收命令后，立即通知MCU(微控制器STM32L471)向GPS模塊發(fā)出搜星定位指令，QC文件開始按時(shí)間間隔記錄搜星狀況的信息。當(dāng)搜星定位成功，MCU校準(zhǔn)時(shí)間，開啟32位A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集，地震波被檢波器拾取，產(chǎn)生電壓信號(hào)，信號(hào)進(jìn)入A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換成32位數(shù)字信號(hào)，MCU接收并按規(guī)定格式不斷寫入ACQ文件中，QC與ACQ文件都被記錄在存儲(chǔ)卡上。

通訊原理：MCU與機(jī)柜、GPS模塊和電臺(tái)模塊之間采用串行通訊方式進(jìn)行通訊。機(jī)柜對(duì)采集單元進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如采樣率、增益、日檢時(shí)間等；手簿通過(guò)電臺(tái)與采集單元的電臺(tái)模塊傳遞手簿指令，如放線(啟動(dòng)連續(xù)采集)、查線(反饋采集單元狀態(tài)信息)等；采集單元啟動(dòng)并接收GPS模塊信息，如搜星情況、位置信息、時(shí)間等。

數(shù)據(jù)傳輸原理：MCU通過(guò)對(duì)“數(shù)據(jù)通訊選擇器”的控制，選擇MCU或機(jī)柜對(duì)存儲(chǔ)卡進(jìn)行讀寫操作。當(dāng)采集單元插入機(jī)柜進(jìn)行數(shù)據(jù)下載時(shí)，機(jī)柜通過(guò)E7、E8這對(duì)USB數(shù)據(jù)線連通采集單元A板“讀卡控制器”，MCU放權(quán)數(shù)據(jù)通訊選擇器，從而使存儲(chǔ)卡數(shù)據(jù)直接被機(jī)柜讀取并存入陣列存儲(chǔ)系統(tǒng)的硬盤上。

2.3 測(cè) 試

為確保采集單元質(zhì)量合格，需對(duì)其進(jìn)行技術(shù)性能測(cè)試。機(jī)柜配備了高精度信號(hào)源、服務(wù)器等配套設(shè)備，通過(guò)控制軟件(eSeis -Harvester Manager，簡(jiǎn)稱HM軟件)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集單元的測(cè)試。分為插入測(cè)試(握手信號(hào)正常)、通訊測(cè)試(串行通訊正常)、模塊檢測(cè)(與GPS或電臺(tái)串行通訊正常)、檢波器測(cè)試(加激勵(lì)脈沖)、采集指標(biāo)測(cè)試(接信號(hào)源)等。

單個(gè)機(jī)柜可連接40個(gè)采集單元，相應(yīng)配有兩組各40個(gè)雙色二極管指示燈，右邊一組狀態(tài)燈指示采集單元當(dāng)前工作狀態(tài)(綠色表正常、紅色表示故障)；左邊一組狀態(tài)燈指示采集單元當(dāng)前充電狀況，綠色表示充電工作完成、紅色表示正在充電中。

主服務(wù)器HM軟件主界面如圖2所示，它包括采集單元信息區(qū)、測(cè)試區(qū)及狀態(tài)區(qū)。信息區(qū)主要顯示采集單元的站號(hào)、參數(shù)配置及電壓與固件信息；測(cè)試區(qū)包括插入測(cè)試、通訊測(cè)試與模塊檢測(cè)；狀態(tài)區(qū)顯示所執(zhí)行的測(cè)試任務(wù)進(jìn)度及完成后的結(jié)果。測(cè)試區(qū)與狀態(tài)區(qū)均以綠色表示測(cè)試通過(guò)，紅色表示相應(yīng)的測(cè)試未通過(guò)。

圖2 HM采集單元通道測(cè)試局部圖

3 采集單元常見故障解析

3.1 采集單元與機(jī)柜之間的通訊故障

3.1.1 故障現(xiàn)象

采集單元插入機(jī)柜，機(jī)柜無(wú)任何響應(yīng)或者采集單元插入機(jī)柜后，機(jī)柜狀態(tài)燈由綠變紅，且HM軟件界面如圖3的通道1-1、通道1-2、通道1-3、通道1-4所示。

3.1.2 故障分析

機(jī)柜與采集單元是依靠一對(duì)信號(hào)E3“5V+”和E4“GPIO”(見圖1 E口針號(hào)定義)相互“識(shí)別”的，當(dāng)采集單元插入機(jī)柜，機(jī)柜“5V+”電平觸發(fā)采集單元內(nèi)MCU，使其進(jìn)入通訊模式，并回應(yīng)“GPIO”信號(hào)，機(jī)柜就開始通過(guò)E5“C-R”和E6“C-T”這對(duì)通訊線與采集單元MCU進(jìn)行通訊，讀取采集單元當(dāng)前存儲(chǔ)的信息。若采集單元沒有接收到機(jī)柜“5V+”信號(hào)，其就不能與機(jī)柜建立通訊，機(jī)柜也無(wú)法獲得采集單元的基本信息，因此會(huì)造成HM軟件界面信息區(qū)的信息欄信息不完整，如圖2通道1-1所示。如果兩根通訊線中任一線存在斷開或接觸不良，必將影響機(jī)柜與采集單元的通訊，同樣會(huì)造成HM軟件界面信息區(qū)的信息不全或錯(cuò)誤，如圖2通道1-1或通道1-2所示。當(dāng)電池電量耗盡的采集單元插入機(jī)柜后，由于采集單元電源系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，導(dǎo)致主程序也就不能正常運(yùn)行(充電是在采集單元程序空閑時(shí)期進(jìn)行)，所以會(huì)出現(xiàn)如圖2通道1-3所示的現(xiàn)象。出現(xiàn)圖2通道1-4所示的現(xiàn)象，是采集單元內(nèi)部電源插頭未接或與機(jī)柜未接好。為驗(yàn)證以上E口各線與故障現(xiàn)象關(guān)系的正確性。我們使用合格采集單元，用去掉一線的方式對(duì)故障現(xiàn)象復(fù)現(xiàn)，驗(yàn)證了此關(guān)系的正確性。

另外，要強(qiáng)調(diào)的是，采集單元不管因?yàn)槭裁丛蛱幵诜钦９ぷ鳡顩r下，如采集單元指示紅燈快速閃爍(MCU外部鐘故障)，都會(huì)出現(xiàn)通道1-4故障現(xiàn)象。

3.1.3 故障排除

1)上機(jī)柜出現(xiàn)如圖2通道1-1所示現(xiàn)象且采集單元指示紅燈快速閃爍時(shí)，打開采集單元，斷電復(fù)位后，觀測(cè)紅燈是否依舊快速閃爍，如是，清洗A板上16.384 MHz晶振周圍相關(guān)元器件或更換晶振。

2)對(duì)上機(jī)柜無(wú)顯示或出現(xiàn)如圖2通道1-3故障現(xiàn)象的情況，用萬(wàn)用表測(cè)采集單元E1和E2之間的電壓，若為0 V，充電或更換電池。

3)打開采集單元，檢查各插頭是否接好，對(duì)采集單元斷電復(fù)位再測(cè)(返修的采集單元可能存在運(yùn)行失常，需斷電復(fù)位)。

4)出現(xiàn)如圖2通道1-1、通道1-2所示的故障現(xiàn)象時(shí)，打開采集單元，斷開電池連接，檢查E3到P7-6、E5到P7-1、E6到P7-2沿線是否受擠壓損傷，排除接插件連接錯(cuò)誤，并用萬(wàn)用表測(cè)量，以保證連接的可靠性。

5)若以上方法仍不能解決故障，A板需進(jìn)入單板細(xì)查。推薦按檢查供電系統(tǒng)、重新燒寫固件、更換存儲(chǔ)卡、更換MCU的順序進(jìn)行[4-5]。

3.2 檢波器測(cè)試結(jié)果超標(biāo)

3.2.1 故障現(xiàn)象

使用手簿對(duì)采集單元進(jìn)行“查線”操作，電阻欄下顯示的阻值呈紅色，檢波器電阻測(cè)試阻值超標(biāo)，或上機(jī)柜進(jìn)行檢波器測(cè)試時(shí)，測(cè)試結(jié)果為紅色，顯示電阻、自然頻率、阻尼和靈敏度值異常。

3.2.2 故障分析

內(nèi)置式檢波器測(cè)試包含4項(xiàng)測(cè)試，分別為電阻、自然頻率、阻尼和靈敏度值測(cè)試。如圖3所示，其測(cè)試原理為：MCU發(fā)出使能信號(hào)使模擬開關(guān)導(dǎo)通后，檢波器正端通過(guò)R39接高電位同時(shí)檢波器負(fù)端接地，其等效為給檢波器正負(fù)端加0.5 s寬度的脈沖信號(hào)，該激勵(lì)促使檢波器內(nèi)彈簧片發(fā)生強(qiáng)制性位移，激勵(lì)撤銷后，檢波器按其固有頻率發(fā)生振動(dòng)響應(yīng)(如圖4所示)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器采集檢波器響應(yīng)過(guò)程，按其固有算法得出自然頻率、阻尼和靈敏度值，以判定檢波器是否達(dá)到標(biāo)稱要求。而檢波器電阻值也是在這一過(guò)程中由MCU內(nèi)部A/D采集提取出R39間電壓，MCU再根據(jù)已知總電壓和R39阻值，來(lái)計(jì)算得出(A/D入口對(duì)其影響很小，可忽略不計(jì))。即：

圖3 A板模擬開關(guān)原理圖

圖4 檢波器響應(yīng)圖

(1)

式(1)中：RG為Geophone阻值；V39為電阻R39兩端的電壓差。

CMOS模擬開關(guān)易發(fā)生閂鎖現(xiàn)象[6]。采集單元檢波器測(cè)試出現(xiàn)故障時(shí)，可打開采集單元，斷電復(fù)位后，再次進(jìn)行檢波器測(cè)試。若其值恢復(fù)正常，屬于某路開關(guān)偶發(fā)性閂鎖，未形成擊穿損壞；但大部分采集單元檢波器測(cè)試故障是模擬開關(guān)失效造成的。A板上模擬開關(guān)4路中任何一路出現(xiàn)故障(始終開路或?qū)ɑ虺尸F(xiàn)較大電阻等)，都不能將完整的電平激勵(lì)加在檢波器負(fù)載上，否則會(huì)造成電阻值、自然頻率、阻尼或靈敏度異常?？捎檬植九c機(jī)柜對(duì)檢波器進(jìn)行測(cè)試，但二者相比，機(jī)柜的檢測(cè)較為全面，其不但提供阻值，還提供了自然頻率、阻尼、靈敏度3項(xiàng)指標(biāo)的值。后3項(xiàng)的值不僅能反映檢波器狀態(tài)，還可輔助判斷模擬開關(guān)的狀態(tài)。如這3項(xiàng)全是0，表明A/D入口未接到檢波器激勵(lì)響應(yīng)信號(hào)，判斷故障為檢波器未接入或模擬開關(guān)失效。

為了使用示波器捕捉檢波器響應(yīng)(或模擬開關(guān)各口狀態(tài))波形，需要MCU發(fā)出0.5 s正脈沖選通信號(hào)(PCI GEOPHONE TEST_EN)使4個(gè)模擬開關(guān)同時(shí)接通。本文應(yīng)用了兩種方法產(chǎn)生這一信號(hào)，一種是上電后采集單元做檢波器自檢后約8 s獲得，一種是利用手簿讀取采集單元狀態(tài)后獲得。檢波器兩端對(duì)地響應(yīng)波形如圖5所示，通道1為檢波器正端，通道2為檢波器負(fù)端。在實(shí)際維修中，若顯示波形與圖5所示不同，則可判斷為R39或模擬開關(guān)故障。

圖5 檢波器兩端對(duì)地響應(yīng)的波形

3.2.3 故障排除

1)若測(cè)試值呈開路值(自然頻率、阻尼和靈敏度值均為0)，外接式采集單元可直接用萬(wàn)用表測(cè)量檢波器輸入插頭的正負(fù)極，若電阻值不為100 kΩ(入口等效電阻)，打開采集單元修復(fù)板上插頭至檢波器輸入插頭兩端的連接；內(nèi)置式需打開采集單元斷電，用萬(wàn)用表檢查插頭、插針、連線及檢波器焊點(diǎn)的連接，以確定檢波器(電阻約2 kΩ)良好接入電路。

2)在更換開關(guān)器件前，為避免模擬開關(guān)偶發(fā)失效，可采取采集單元斷電復(fù)位法，確定器件是否故障。

3)打開采集單元接入標(biāo)準(zhǔn)檢波器機(jī)芯，用示波器觀測(cè)檢波器正極的相應(yīng)波形。若波形正常，如圖5所示，則可判定是檢波器機(jī)芯故障所致，更換檢波器即可。

4)若以上方法仍不能解決故障，用萬(wàn)用表測(cè)R39電阻。若阻值錯(cuò)誤，更換電阻；否則更換模擬開關(guān)。

3.3 采集單元數(shù)據(jù)下載故障

3.3.1 故障現(xiàn)象

采集單元連接機(jī)柜，主服務(wù)器運(yùn)行HM軟件并執(zhí)行下載操作后，HM軟件界面狀態(tài)欄下載進(jìn)度條不能達(dá)到100%，指示塊顯示為紅色。

3.3.2 故障分析

采集單元和機(jī)柜通過(guò)USB接口傳輸數(shù)據(jù)，機(jī)柜通過(guò)E口的E7、E8經(jīng)A板接口電路直接高速讀取存儲(chǔ)卡數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)流需要高頻傳輸，因此對(duì)接觸點(diǎn)的導(dǎo)電性能有較高的要求。在機(jī)柜的插座經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，其接觸點(diǎn)易發(fā)生形變，長(zhǎng)期工作于野外的USB傳輸插針也易發(fā)生氧化與變形，因此這類故障多發(fā)生于接觸點(diǎn)上。MCU控制數(shù)據(jù)通訊選擇器，使其完成對(duì)存儲(chǔ)卡的讀寫操作和讓權(quán)給機(jī)柜進(jìn)行讀取存儲(chǔ)卡數(shù)據(jù)，若機(jī)柜能識(shí)別存儲(chǔ)卡，則數(shù)據(jù)通訊選擇器正常；若連線正確仍出現(xiàn)下載故障，則可判斷為USB接口芯片(U7)故障。

3.3.3 故障排除

1)清理E口針塵沙，檢查連接插針，更換機(jī)柜口重新下載(避免E7、E8接觸不良，盡量不要重復(fù)使用同一口)；

2)打開采集單元，斷開電池連接，檢查E口的E7、E8針至A板P7的3、4腳數(shù)據(jù)連線是否受擠壓損傷，插頭是否插接到位、插座針是否偏離，插頭針是否脫出或部分脫出(對(duì)新采集單元需檢查有無(wú)錯(cuò)連E口其它針)，若存在問(wèn)題則進(jìn)行相應(yīng)處理或更換；

3)若以上方法仍不能解決故障，則更換A板的U7。

3.4 采集單元采集指標(biāo)測(cè)試全機(jī)柜標(biāo)準(zhǔn)值超標(biāo)

3.4.1 故障現(xiàn)象

采集指標(biāo)測(cè)試結(jié)束時(shí)，單個(gè)機(jī)柜狀態(tài)燈全部為紅色，HM軟件界面狀態(tài)欄自檢中的標(biāo)準(zhǔn)值指示塊為紅色。

3.4.2 故障分析

首先，若機(jī)柜上有一個(gè)采集單元出現(xiàn)故障而能影響其余采集單元也表現(xiàn)出故障現(xiàn)象，必定是公用部分出了問(wèn)題。采集指標(biāo)測(cè)試時(shí)，機(jī)柜上采集單元共用了信號(hào)源。其次，完整的采集指標(biāo)測(cè)試(年檢)完成一次需要40 min，因此用傳統(tǒng)方法(一部分、一部分取下再測(cè))從全柜40個(gè)采集單元中找出該故障采集單元極為耗時(shí)，一般需要幾個(gè)小時(shí)，極大影響測(cè)試效率。

機(jī)柜內(nèi)置高精度信號(hào)源供全柜40個(gè)采集單元使用，兩路D/A按測(cè)試項(xiàng)目提供標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)給所有采集單元的E9(S-)與E10(S+)，當(dāng)故障采集單元A/D芯片測(cè)試口內(nèi)部的部分電路被擊穿，使其直接對(duì)地或?qū)﹄娫葱纬苫芈窌r(shí)，該采集單元就會(huì)影響信號(hào)源信號(hào)的正確輸出。在實(shí)際維修工作中，利用對(duì)比法查找這類故障采集單元，即將此類故障采集單元與合格采集單元用萬(wàn)用表進(jìn)行電壓測(cè)試，合格采集單元E9、E10對(duì)E1(地)顯示基本為0 V，對(duì)E2(電源入)顯示都為-1.7～3 V(兩路一致)。目前發(fā)現(xiàn)的此類故障采集單元分為：E9或E10對(duì)E1大于1 V的采集單元、E2對(duì)E9或E10大于3 V和同時(shí)都大于3 V的采集單元。這也佐證了采集單元A/D測(cè)試入口電路存在若被擊穿會(huì)對(duì)信號(hào)源信號(hào)產(chǎn)生影響，造成采集指標(biāo)測(cè)試指標(biāo)不合格推論的正確性。需要提醒的是，采集單元0 dB檔測(cè)試時(shí)，指標(biāo)可能不會(huì)超標(biāo)(故障采集單元對(duì)信號(hào)源的影響較小)。

3.4.3 故障排除

一種方法為，將采集單元從機(jī)柜逐個(gè)取下，用萬(wàn)用表排查，測(cè)量E9、E10對(duì)E1(電源地)電壓基本一致且小于1 V、對(duì)E2(電源)電壓基本一致且絕對(duì)值小于3 V的就是正常采集單元，否則為影響信號(hào)源的故障采集單元。去除故障采集單元后可進(jìn)入正常測(cè)試。

另一種方法為，使用示波器測(cè)試機(jī)柜采集單元口(地線接E1、探頭一接E9、探頭二接E10)，將待判斷的采集單元逐個(gè)插入機(jī)柜，看示波器波形是否出現(xiàn)異常，異常即為故障采集單元。故障采集單元更換A板上A/D芯片后即可重新進(jìn)入測(cè)試環(huán)節(jié)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)采集單元的組成、原理、測(cè)試進(jìn)行了介紹，以便于理解故障產(chǎn)生機(jī)理。通過(guò)對(duì)4種主要故障的解析，提出了在采集單元維修工作中判斷故障及排除故障的方法：對(duì)于故障1，將測(cè)試正常的連線斷其一線復(fù)現(xiàn)故障現(xiàn)象，確定連線與故障產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)關(guān)系；對(duì)于故障2，用萬(wàn)用表測(cè)量信號(hào)線與電源地的值進(jìn)行判斷，簡(jiǎn)單快速得出結(jié)論；對(duì)于故障4，利用示波器的實(shí)時(shí)觀測(cè)，判定故障采集單元對(duì)機(jī)柜信號(hào)源的影響等。

從實(shí)際維修狀況來(lái)看，故障主要產(chǎn)生于裝配不當(dāng)(如連接插頭不到位或過(guò)猛有插針被頂出，致使信號(hào)傳輸不穩(wěn))、模擬開關(guān)失效、存儲(chǔ)卡信息偶發(fā)錯(cuò)誤、采集單元呈“死機(jī)”狀態(tài)、電臺(tái)與GPS模塊故障等。

目前，eSeis節(jié)點(diǎn)儀器依然在改進(jìn)中，前文所提及的模擬開關(guān)器件也在換型中。期望研發(fā)儀器的同時(shí)也為維修人員提供單采集單元測(cè)試系統(tǒng)，方便查找問(wèn)題和提高故障判斷效率，希望更多人參與eSeis節(jié)點(diǎn)儀器維修探索中。