采集电路主要实现信号采集与水声通信两大功能。信号采集完成五通道电磁场信号高精度数据采集、存储和高精度时间同步；水声通信实现与甲板遥控端的水声命令解析、状态信息回传、电腐蚀装置触发等。图7.6给出了采集电路的原理框图，图7.7为实物图。数据采集包括前述的三通道电场斩波放大器、五通道ADC、FPGA、MCU、数字温度补偿晶体振荡器（digtal temperature compensate crystal oscillator，DTCXO）、SD卡等；水声通信包括水声通信模块、MCU、恒流源、外部释放装置和水声换能器等；甲板单元为采集电路提供时间服务。

图7.6　采集电路原理框图

图7.7　采集电路实物图(www.daowen.com)

ADC为TI公司的31位大动态范围模数转换器ADS1282，完成五通道电压信号的高精度同步转换；FPGA完成五通道ADC数据流编排、时间标记、同步触发；DTCXO为FPGA提供高稳定时钟，自身消耗电流约5 m A；MCU读取FPGA的数据流与时间标记，写入SD卡中；SD卡为64 GB工业级存储卡；甲板单元为采集电路提供GPS时间信息，用于接收机投放前的系统对钟、参数设置等。

上述采集电路自身具备低噪声、大动态范围特征，ADS1282内置斩波放大器及FPGA，具有低噪声、低功耗的特点，低频噪声PSD平坦，无1／f噪声。电场前置放大器与磁场传感器电压输出范围均为±5 V，为保证通道动态范围，五通道ADC输入范围调整为对应的±5 V。在采样率为150 Hz时，通道动态范围可达126 dB以上。

低功耗方面，FPGA为Altera生产的低功耗器件，MCU为Atmel生产的32位ARM920T内核微控制器，均为低功耗器件；电源转换部件为高效率DC／DC。在接入五通道（三电道+两磁道）、采样率设置为150 Hz时，整机功耗为1 600 mW。所配备的三组大容量锂电池包集成108颗18650锂电池，单颗锂电池容量在低温条件下约12 W·h，采集电路持续工作时间理论上达36 d。经测试，于2016年2—3月在南海北部神狐海域700 m水深海底条件下连续工作达33 d。采集舱内预留了约200颗18650锂电池的安装空间及浮力配比，全部安装电池水下工作时间可达60 d以上。

时间同步方面，在实现低功耗高稳定晶振及借助GPS模块的高精度秒脉冲（pulse per second，PPS）的基础上，通过同步触发AD与时钟累加技术，实现AD数据流的高精度时间标记。AD触发信号依赖PPS产生，使得多通道AD之间、多台接收机的多通道之间同步触发采集；借助高稳晶振及PPS基准，产生一个用于计数的小时钟，为数据流提供相对时间计数。