FTB信號傳輸系統(tǒng)的研制發(fā)布人：師偉單位：測量服務(wù)中心海上綜合導(dǎo)航研發(fā)部日期：2015年12月表2：QC小組成員列表制表人：王雪玲制表日期：2015年3月12日測量服務(wù)中心海上綜合導(dǎo)航研發(fā)部QC小組由10人組成，主要是針對海上勘探生產(chǎn)所需的軟、硬件進行改進和研制，多項成果已在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用和推廣。序號姓名性別年齡學(xué)歷組內(nèi)職務(wù)組內(nèi)分工1陳傳庚男26本科組長產(chǎn)品測試2王攀男24本科組員電路設(shè)計3師偉男26本科組員成果發(fā)布4王雪玲女40本科組員資料整理5馬竹男28本科組員代碼編寫6吳紹玉男38本科組員技術(shù)指導(dǎo)7任駿男24本科組員產(chǎn)品組裝8魯恩慧女41本科組員產(chǎn)品組裝9趙云燕女40本科組員材料調(diào)研選購10張玉丹女23大專組員電路板焊接11伍運德男32本科組員技術(shù)指導(dǎo)小組單位裝備服務(wù)處測量服務(wù)中心小組名稱測量服務(wù)中心海上綜合導(dǎo)航研發(fā)部QC小組課題名稱FTB信號傳輸系統(tǒng)的研制注冊日期2015年3月注冊編號ZB20151211小組類型創(chuàng)新型循環(huán)周期2015年3月至2015年11月活動次數(shù)10次出勤率100%QC教育時間60小時QC小組基本情況制表人：王雪玲制表日期：2015年3月12日二、目標(biāo)設(shè)定一、課題選擇三、方案確定四、對策制定六、效果確認五、對策實施七、標(biāo)準(zhǔn)化八、今后工作隨著勘探技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)TB信號作為質(zhì)量控制的重要參數(shù)越來越受到甲方的重視。2014年末中石化喀麥隆項目，2015年初大港物探處項目施工中，甲方明確提出對FTB信號現(xiàn)場控制。目前，Dolphin綜合導(dǎo)航系統(tǒng)沒有配套的FTB信號傳輸設(shè)備，造成我們在技術(shù)招標(biāo)中非常被動，成為Dolphin推廣應(yīng)用的瓶頸，為此提出本次活動課題《FTB信號傳輸系統(tǒng)的研制》。儀器船震源船放纜船二次定位船海底電纜海底電纜海上施工示意圖FTB(FireTimeBreak)信號是在槍陣系統(tǒng)激發(fā)時實時產(chǎn)生的模擬信號，具有不可恢復(fù)性，需要將其與儀器船的CTB(ClockTimeBreak)信號進行對比，以驗證震源激發(fā)與儀器采集是否同步。槍陣激發(fā)產(chǎn)生FTB信號CTB觸發(fā)儀器采集提出問題二、目標(biāo)設(shè)定一、課題選擇三、方案確定四、對策制定六、效果確認五、對策實施七、標(biāo)準(zhǔn)化八、今后工作根據(jù)甲方和生產(chǎn)需求，F(xiàn)TB信號傳輸系統(tǒng)要保證氣槍產(chǎn)生的FTB信號與儀器輔助道采集的FTB信號，其波形在相位與振幅兩個方面具有一致性。1、相位延遲如果大于1ms，就會出現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)丟失問題。因此，將相位延遲設(shè)定小于1ms；Oyxπ2π3π4π11010090-90-100-110

2、根據(jù)甲方要求，振幅偏差設(shè)定為小于10%；相位延遲小于1ms目標(biāo)值設(shè)定目標(biāo)值的可行性分析與確定振幅偏差小于10%綜上所述，我們認為目標(biāo)可行。1、組織重視中心領(lǐng)導(dǎo)對工作進行總體部署，并給予資金、人員上的大力支持，保證該研制工作的順利進行2、技術(shù)實力我們中心曾成功的設(shè)計了藍牙電臺、VTS、北斗接收機等電子產(chǎn)品，在通訊電路設(shè)計方便有豐富的經(jīng)驗，能夠?qū)崿F(xiàn)保證信號不失真。二、目標(biāo)設(shè)定一、課題選擇三、方案確定四、對策制定六、效果確認五、對策實施七、標(biāo)準(zhǔn)化八、今后工作方案的提出與優(yōu)選制作人：王雪玲制作日期：2015.04.03表3方案的優(yōu)選與確定方案序號方案內(nèi)容優(yōu)點缺點方案1購買現(xiàn)有設(shè)備進行改造與Dolphin系統(tǒng)匹配方便快捷1、國內(nèi)沒有；2、國外GCSLink，價格貴，內(nèi)部協(xié)議加密，設(shè)備接口無法解析；方案2自行研制FTB信號傳輸系統(tǒng)采用有線傳輸信號無干擾；設(shè)備硬件成本低1、無法做到震源船與儀器船實時有線連接；2、增加生產(chǎn)成本，加大安全風(fēng)險；方案3自行研制FTB信號傳輸系統(tǒng)采用無線傳輸1、實時性好；2、節(jié)約生產(chǎn)成本；3、減少海上行船任務(wù)，降低安全風(fēng)險1、設(shè)備硬件成本增加；2、亟需解決無線信號傳輸干擾問題，保障傳輸后信號不失真。通過對3種方案的分析對比，覺得方案3從經(jīng)濟、技術(shù)、安全風(fēng)險方面都有優(yōu)勢。選用方案3二、目標(biāo)設(shè)定一、課題選擇三、方案確定四、對策制定六、效果確認五、對策實施七、標(biāo)準(zhǔn)化八、今后工作序號對策目標(biāo)措施時間地點負責(zé)人1外殼的設(shè)計與加工1、采用船上標(biāo)準(zhǔn)機箱；2、箱體接口布設(shè)合理；3、外殼堅固，防腐蝕；1、到市場購買合適尺寸的通用殼體；2、采用專業(yè)繪圖軟件進行接口設(shè)計；3、找專業(yè)模具廠商進行開孔；2015.04涿州吳紹玉師偉2通訊單元的選配測試避開作業(yè)現(xiàn)場信號干擾；1、調(diào)研野外勘探作業(yè)現(xiàn)場通訊頻段；2、選購符合要求的通訊模塊；3、對選定的電臺進行電氣參數(shù)測定；2015.05涿州深圳王攀任駿3電路設(shè)計1、輸入DC13.8V,電流10A2、信號相位延遲小于1ms；3、振幅偏差小于10%；1、電路原理圖的設(shè)計2、ARM芯片信號控制代碼的編寫；2015.06涿州伍運德王攀4PCB板制作1、布局合理，與整體布局一致；2、焊盤牢固，連線勻?qū)崯o虛接；1、采用專業(yè)軟件進行布線設(shè)計；2、找專業(yè)PCB制作商進行制作；2015.07涿州北京王攀任駿5樣機制作1、電路板焊接無虛焊，2、內(nèi)部連線無虛接；3、各類接口安裝牢固；1、采購相關(guān)材料；2、專業(yè)人員進行焊接、組裝；3、安排專業(yè)質(zhì)檢人員進行檢查；2015.07涿州張玉丹魯恩慧6樣機測試1、整機穩(wěn)定性測試；2、信號實時性與一致性測試；3、與外設(shè)連機配合情況；1、室內(nèi)檢測與調(diào)試，；2、野外測試，到作業(yè)船上進行現(xiàn)場測試；2015.072015.11涿州東營港馬竹王攀師偉制表人：王雪玲制表日期：2015年3月15日對策表二、目標(biāo)設(shè)定一、課題選擇三、方案確定四、對策制定六、效果確認五、對策實施七、標(biāo)準(zhǔn)化八、今后工作實施一、外殼的設(shè)計與加工1、生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)研船只航行顛簸搖擺，容易受天氣影響。船倉內(nèi)空間有限，空氣潮濕，流動性差，船載設(shè)備豐富，接口數(shù)據(jù)線繁雜。2、殼體選購尺寸要求：采用船上標(biāo)準(zhǔn)機箱,43.0×36.0×9.0cm，左右延長固定板；材質(zhì)要求：采用鋁合金材質(zhì)，有效的防腐蝕容易散熱；實施一、外殼的設(shè)計與加工3、面板開孔設(shè)計根據(jù)船上線路需求，合理排布前后版面端口；CAD出圖：前面板：43.0×36.0×9.0cm；

后面板：48.5×36.0×9.0cm；

圖2：外殼設(shè)計示意圖2.752.75實施二、通訊單元的選配與測試通訊單元選購電臺類型頻段1頻段2頻段3頻段4頻段5頻段6GM338電臺29.7-36MHz36-42MHz42-50MHz136-174MHz403-470MHz450-527MHz2710電臺220-240MHz

表5：導(dǎo)航作業(yè)現(xiàn)場電臺使用情況調(diào)查表138Mhz語音通訊用于導(dǎo)航數(shù)據(jù)傳輸結(jié)論：為避免電臺之間干擾，F(xiàn)TB信號傳輸系統(tǒng)使用摩托羅拉GM338電臺450-470MHz的頻段。1、電臺的選定經(jīng)過市場調(diào)研，最終決定選用測量中心常用的摩托羅拉GM338電臺作為FTB信號傳輸系統(tǒng)的通訊單元。海上管制頻段2、電臺電氣參數(shù)的測定圖20：電臺電氣參數(shù)測試數(shù)據(jù)圖19：電臺尾針功能列表1、根據(jù)設(shè)計要求與電臺參數(shù)測試結(jié)果進行電路設(shè)計圖22：FTB信號處理電路原理圖設(shè)計圖實施三、電路原理圖設(shè)計2、ARM芯片信號控制代碼的編寫使用KeilMDK-ARM開發(fā)環(huán)境，采用C語言編程，基于STM32F103官方庫。實現(xiàn)的功能主要有：

1、通過外部觸發(fā)信號，控制每次響炮時，F(xiàn)TB信號傳輸過程的開啟和關(guān)閉，以及開關(guān)時隙設(shè)置。

2、通過定時檢測溫度傳感器的溫度值，控制散熱風(fēng)扇的開啟和關(guān)閉，防止電臺過熱。

3、通過串口命令，對電臺的時間控制參數(shù)進行修改，以便適應(yīng)各種不同的FTB信號的時間要求。圖22：部分功能代碼實施四、PCB電路圖繪制圖26：FTB信號傳輸系統(tǒng)控制板PCB圖實施五、樣機制作電路板焊接材料選購?fù)鈿ぜ庸ふ麢C組裝質(zhì)量檢驗ARM代碼燒錄圖28：樣機功能介紹電源接口電臺天線散熱器控制端口信號輸入輸出口輸入輸出指示燈摩托羅拉電臺電源、模式、溫度指示燈測試方法：為方便記錄，將設(shè)備進行編號。3臺設(shè)備排列組合交叉發(fā)送、接收，將傳輸后的FTB信號與原始信號進行對比，驗證其實時性與一致性并采用相應(yīng)的測試設(shè)備對其電器參數(shù)進行檢測。原始FTB信號8v-Vpp1KHz的正弦信號B組設(shè)備A組設(shè)備信號發(fā)生器示波器無線傳輸后FTB信號實施六、樣機測試測試內(nèi)容1：電源電路電氣參數(shù)進行測試；測試內(nèi)容2：信號實時性與一致性進行測試；室內(nèi)測試A組B組1號2號1號3號2號3號1號2,3號2號1,3號3號1,2號交叉排列測試表測試中發(fā)現(xiàn)的問題：圖31：測試現(xiàn)場1號2號3號故障1、通訊模塊在高功率發(fā)射時會造成設(shè)備自動重啟；故障2、

采用示波器監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)5V電壓紋波較大，振幅偏差大于10%；

1號設(shè)備2號設(shè)備3號設(shè)備標(biāo)稱值振幅偏差偏差比率振幅偏差偏差比率振幅偏差偏差比率+5V5.35VΔy=1.86V37%5.12VΔy=1.26V25%5VΔy=1.26V25%設(shè)備編號1號2號3號開關(guān)電源輸出電壓：控制板12.2VΔy=1V13.8VΔy=0.9V13.7VΔy=0.85V開關(guān)電源輸出電壓：電臺12.2VΔy=1V13.8VΔy=0.9V13.7VΔy=0.85V-8V端電壓-7.9VΔy=0.9V-8VΔy=0.85V-8VΔy=0.9V+8V端電壓7.9VΔy=0.9V8VΔy=0.85V8VΔy=0.9V+5V端電壓5.35VΔy=1.86V5.12VΔ

y=1.26V5VΔy=1.26V+3.3V端電壓3.34VΔy=0.5V3.36VΔy=0.5V3.24VΔy=0.4V風(fēng)扇工作電流143mA0.15A0.16A控制板靜態(tài)電流0.12A0.11A0.1A控制板電流（風(fēng)扇工作）0.26A0.26A0.27A通訊單元接收電壓L12.1VL13.7VL13.7VH12.1VH13.7VH13.7V通訊單元接收電流L0.24AL0.25AL0.25AH0.24AH0.25AH0.25A通訊單元發(fā)射電壓L12.1VL13.7VL13.7VH12.1VH13.7VH13.7V通訊單元發(fā)射電流L6.43AL5.31AL5.34AH14.0AH12.8AH13.8A表5：樣機電路電氣參數(shù)測試統(tǒng)計表1、設(shè)備自動重啟故障原因分析據(jù)數(shù)據(jù)分析：通訊單元實際工作中在高功率發(fā)射的瞬間電流值為10A以上，由于開始使用的開關(guān)電源標(biāo)稱值電壓值為13.8V，10A，在高功率發(fā)射瞬間會導(dǎo)致設(shè)備瞬時電流不夠，設(shè)備自動重啟。經(jīng)過反復(fù)實驗發(fā)現(xiàn)：5V芯片為高頻器件，起初采用單點接地造成地線上電流不能及時疏散，從而造成干擾。2、5V電壓紋波較大故障原因分析調(diào)試過程中將5V高頻器件直接接入地線銅箔上，問題得到解決。3V接地銅箔8V5V圖31：調(diào)頻器件接地調(diào)試根據(jù)測試結(jié)果進行了電路調(diào)整，下圖為調(diào)整后PCB圖調(diào)整內(nèi)容：1、整機輸入電流由10A變15A；2、高頻器件由單點接地變成多點接地；圖31：調(diào)整后PCB電路圖及焊接完成的主控板圖32：電路調(diào)整后焊接完成的主控板2015.11.12--11.14將調(diào)整完成后的FTB信號傳輸系統(tǒng)進行野外測試。測試地點：山東東營港海域，儀器船428儀器、海豹5號、海豹7號；測試內(nèi)容：1：驗證FTB傳輸系統(tǒng)的傳輸延遲；2：驗證FTB傳輸系統(tǒng)的傳輸正確性；3：完成與428儀器的連接，驗證與記錄；測試平臺：

Dolphin系統(tǒng)測試外部連接設(shè)備：FTB傳輸系統(tǒng)，同步控制器，槍控系統(tǒng)，428儀器測試輔助設(shè)備：萬用表、示波器、信號發(fā)生器野外測試OUT1FTB信號傳輸系統(tǒng)A槍控系統(tǒng)FTB輸出端同步控制器A導(dǎo)航控制軟件控制終端AOUT2TRG1FTB信號傳輸系統(tǒng)B428儀器輔助道同步控制器B導(dǎo)航控制軟件控制終端BOUT1儀器船震源船OUT1OUT1圖15：東營港測試FTB信號傳輸流程圖IN1TRG1OUT3OUT1OUT2Dolphin控制輸出觸發(fā)信號，槍控產(chǎn)生FTB信號，由FTB信號傳輸系統(tǒng)傳輸FTB信號傳輸系統(tǒng)捕捉到信號，記錄到儀器輔助道圖20：正常FTB信號野外測試發(fā)現(xiàn)：傳輸后的FTB信號失真。圖20：傳輸后的FTB信號信號失真經(jīng)過對信號傳輸路徑的分段排查，認為造成失真的主要原因在428儀器輔助道接口的阻抗不匹配引起的紋波干擾，進而影響到FTB信號質(zhì)量。問題解決！經(jīng)過現(xiàn)場數(shù)據(jù)測定、分析、計算得出儀器輔助道的輸入阻抗約為6.7K通過濾波電路的調(diào)整，最終消除了由于阻抗匹配引起的信號失真問題。

RC濾波電路R1：為后級輸入阻抗，R2：為前級輸出阻抗，V1：后級輸入電壓，V2：前級輸出電壓；公式：R1/R2+R2=V1/V2R2：FTB傳輸系統(tǒng)輸出阻抗為9.1KV1:信號衰減約為1.5V；V2:原始信號約為3.5V；二、目標(biāo)設(shè)定一、課題選擇三、方案確定四、對策制定六、效果確認五、對策實施七、標(biāo)準(zhǔn)化八、今后工作2015.11.12--11.14將再次完善的FTB信號傳輸系統(tǒng)進行了野外生產(chǎn)測試，順利完成了大港物探處提出的雙震源船同時激發(fā)的測試任務(wù)，完成測試炮數(shù)約1500炮。測試過程中FTB信號傳輸合格率達100%。圖20：2015.11.12山東東營港野外生產(chǎn)測試目標(biāo)值驗證1：儀器接收端FTB信號相位延遲小于1ms1ms圖17：儀器輔助道接收的FTB信號與TB信號相位對比圖從圖中看出：FTB信號相位延遲小于1ms，達到設(shè)計目標(biāo)值。FTB信號峰值CTB信號起始目標(biāo)值驗證2：接收端FTB信號振幅偏差小于10%槍陣系統(tǒng)輸出的FTB信號儀器輔助道接收終端輸出的FTB信號我們將在500K分辨率的示波器上采集的從槍陣系統(tǒng)直接輸出的FTB信號，與儀器輔助道接收終端輸最終輸出的FTB信號的振幅偏差小于10%，達到了預(yù)期的目標(biāo)。

1號設(shè)備2號設(shè)備3號設(shè)備標(biāo)稱值振幅偏差偏差比率振幅偏差偏差比率振幅偏差偏差比率+5V5.35VΔy=0.2V4%5.12VΔy=0.3V6%5VΔy=0.3V6%經(jīng)濟效益社會效益

FTB信號傳輸系統(tǒng)的成功研制，提高了東方公司海上勘探的市場競爭力。加快了Dolphin系統(tǒng)在東方公司國內(nèi)，外市場全面推廣應(yīng)用的步伐。在生產(chǎn)實驗中，F(xiàn)TB信號傳輸系統(tǒng)有效的支持了Dolphin的雙震源激發(fā)。將以往兩個施工日的任務(wù)，一天內(nèi)施工完成。節(jié)約生產(chǎn)小隊一天的成本約30萬元。二、目標(biāo)設(shè)定一、課題選擇三、方案確定四、對策制定六、效果確認五、對策實施七、標(biāo)準(zhǔn)化八、今