eSeis节点单元存储电路故障解析.pdf
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1、五油管材与仪器92PETROLEUM TUBULAR GOODS&INSTRUMENTS2023年1 0 月经验交流eSeis节点单元存储电路故障解析董西宁(中国石油东方地球物理勘探有限责任公司河北涿州0 7 2 7 50)摘要:针对eSeis节点单元在施工和测试过程中出现的相关存储故障,根据该节点单元存储电路的工作原理,以关键的时钟信号流经路径为入手点展开解析,按照时钟信号演变的先后顺序,采用带电检测法(简称电检法)和时钟信号检测法对电路板上信号名称演变点的状态进行逐一检测,进而实现准确锁定电路板上故障点,达到精准高效的维修效果。关键词:存储电路;时钟信号;故障机理;存储故障;维修中图法分类
2、号:P631.43D0I:10.19459/ki.61-1500/te.2023.05.019Abstract:According to the working principle of the memory circuit of eSeis node unit,the key clock-signal-flow path is taken as thestarting point to analyze the related memory faults in the construction and testing process of eSeis node unit.According t
3、o the sequence ofclock signal evolution,the status of signal name evolution points on the circuit board is detected one by one with the on-line detectionmethod(referred to as the electrical detection method)and the clock signal detection method,so as to achieve accurate locking of faultpoints on the
4、 circuit board and achieve accurate and high-efficiency maintenance effect.Key words:memory circuit;clock signal;fault mechanism;memory fault;maintenance0引言目前,节点仪器已成为地震勘探领域中的主流仪器,在业界的认可度越来越高。eSeis 作为东方地球物理公司自主研发的首套国产陆地节点采集系统,具有稳定性高、适应性强、操作简单、性价比高、采集质量佳等特点。近三年以来,eSeis站体累计投入到41 个物探勘探项目,超过1 34.4万道,生产超过
5、1 56.3万炮,有力地保障了各个油田完成勘探油气当量的目标。eSeis节点单元具有地震数据采集、存储、GPS授时、定位等功能。随着eSeis节点数量在国内外项目投入的不断增大,故障站体数量越来越多,其中最典型的存储故障占比较大。由于出现存储故障的节点数量较多,查找起来费时又费力,错判、误判的比例较高,从而导致此类故障的排查和维修非常困难 。本文主要从存储电路原理人手,层层文献标识码:AFault Analysis of eSeis Node Unit Memory Circuit(BGP,Zhuozhou,Hebei 072750,China)文章编号:2 0 9 6-0 0 7 7(2 0
6、 2 3)0 5-0 0 9 2-0 4DONG Xining深入,旨在快速准确锁定其故障点,探讨故障原因,为维修同行提供参考。1存储电路工作原理1.1存储电路及工作时钟eSeis节点单元由采集控制处理板(ACQ)和通讯板(Node)组成,以ACQ板上的微处理控制芯片(MCU)为控制中心,从(Node)板获取实时的GPS授时,启动检波器的地震数据采集工作,最终将数据保存到存储电路的存储卡中 2 。ACQ板由电源模块、DC-DC转换模块、ADC模数转换模块、MCU微处理控制模块、存储模块、数据下载模块等一系列功能电路构成。其中,存储模块由U8存储卡卡槽TF_CARD、存储卡及阻容元件组成,实现存
7、储地震数据的读写功能,如图1 所示,电源为SD3.3V,为存储初投稿收稿日期:2 0 2 2-0 5-0 8;修改稿收稿日期:2 0 2 3-0 4-2 2第一作者简介:董西宁,男,1 9 7 4年生,工程师,2 0 1 3年毕业于中国石油大学计算机科学技术专业,现主要从事地震仪器设备维修工作。E-mail:2023年第9 卷第5期卡供电;时钟为存储卡CLK时钟,来源于MCU产生的时钟信号,MCU微处理控制模块获取GPS授时和北斗“双董西宁:eSeis节点单元存储电路故障解析星”搜星授时实时时间,进一步提升时间精度到微秒,为存储模块提供工作时钟,保证存储地震数据准确【3 93R2GNDU9OS
8、CVL2C27GNDVCC3OUTY12GNDTXCO16.384MHz3.3VC5GND1.2不存取时钟形成框图eSeis节点单元插人测试柜通电,HarvestManager应用软件系统(节点单元配套测试软件)将会自动通过测试柜加载,经过GPIO握手通讯信号,通知节点单元采集板(ACQ)上微处理控制(MCUU5)芯片启动工作,U5发送PC7TXCOPWR3控制指令,电源开关U2接收到指令信号开始工作,输出TXCO3.3V电源电压,供给晶体振荡器Y1产生OSCVL信号,经电平转换器U9输出OSCIN外部时钟信号源,送入到U5的OSCIN作为主时钟信号源,内部电路经过一个分频系数为M的分频器,然
9、后经过倍频系数为P的分频之后,最后才生成SDMMCICKICLK时钟信号,通过多路开关电路U6转换为CLK时钟,供给存储电路作为基本时钟信号,这个过程即是存储电路时钟信号产生 4,如图2 所示。GPIO提手通讯信号测试柜接口板SDMMCI(U5)存储电路LCLK多路开关LCKICLKU8电路U6eSeis节点单元图2 存储时钟产生框图PC12SDMMC1CK1CLKGNDPCIISDMMCID31DAT3PD2SDMMCICMDICMDOSCINPC10SDMMC1 D2 1DAT246TXCO3.3VOEGNDVIN4CTU2GNDON3GPIO微处理控制蕊片MCUOSCV电平信号放大器U9
10、PC9SDMMCID11DATIPC8SDMMCIDO1DATOU5PB9SDOEPC2SDSTXCO3.3VPC3SDPWR5VOUT2GNDLPC7TXCOPWRTXCO.电源开关U2JTXC03.3晶体振波器JOSCVLDATO19DATIDAT2U6CLKCMDDAT3FC21GND3VIN.3VC6C8GND图1 存储相关模块接线图2存储电路故障识别与诊断2.1存储电路故障识别及表现形式在维修过程中,存储图标为红色,采用通电电压检测法,通过万用表直流电压档检测,结合频谱示波仪波形,进一步分析时钟存储信号输出异样的原因,存储故障表现形式有:无时钟输入信号、无3.3的SD3.3电压信号、
11、多路开关U6不工作、存储卡座1 脚电压3.0 V等4种形式。2.2古故障诊断方法在eSeis采集节点单元存储故障维修过程中,利用手簿扫描结果、指示灯的闪烁状态和测试柜测试结果,综合诊断和判定存储电路部分存在的问题。1)用手簿NodeHunter软件扫描节点单元的条形二维码(通过电台通讯方式)激活节点单元,故障的站体扫描存储结果一栏为红色方块显示或者没有扫描结果。2)观察指示灯闪烁的状态也有差异,激活节点单元,故障的站体指示灯处于红灯闪烁状态。3)eSeis节点单元通过URTA通讯接口接人在测试柜上加电,系统将会自动查询并连接到测试柜,故障站体下载柜状态区中相应的模块检测存储图标会显示为红色,如
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