發(fā)布時間：2017-08-10 01:02

  本文關鍵詞：半航空時間域瞬變電磁接收系統(tǒng)設計

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【摘要】：當今的中國,社會經濟發(fā)展迅猛,使得能源、資源的供需關系變得日益緊張。為了緩和越發(fā)嚴峻的供需矛盾,應積極進行資源探測。瞬變電磁探測作為行之有效的探測手段,被廣泛應用于石油、金屬礦等能源資源的探測中。在瞬變電磁探測中,半航空電磁探測較地面電磁探測更方便高效,相比于航空電磁探測,有更高的信噪比、更好的空間分辨率,可廣泛用于荒漠、山區(qū)等惡劣環(huán)境中的探測,具有良好的應用前景和發(fā)展空間。本文主要是對基于滑翔機的半航空時間域瞬變電磁接收系統(tǒng)設計進行了研究。本文通過對半航空瞬變電磁二次場信號中噪聲源的成分分析,設計了基于雙通道差分放大電路的低噪聲調理電路:選擇具有低噪聲特性的AD797放大器作為調理電路的核心放大器,使用雙通道差分電路對信號進行一次硬件疊加,抑制白噪聲;使用UAF42作為核心濾波芯片,設計四階巴特沃斯型低通濾波器,濾除被測信號頻帶外的高頻干擾,進一步提高信噪比。分析對比了目前電法儀器常用的同步方式,設計了基于GPS和FPGA的高精度同步系統(tǒng),在實現沿同步的同時保證了絕對時間的同步。使用基于Σ-△調制技術和過采樣技術的USB-4432數據采集卡完成了對被測信號的采樣,實現了24位高精度采集。本文在LabVIEW的開發(fā)環(huán)境下,利用虛擬儀器技術,使用圖形化語言設計了接收系統(tǒng)的上位機軟件。為了保證被測信號的采集與轉存速度,選擇TDMS文件格式實現原始數據存儲;編寫了頻率設置功能程序,通過上位機控制同步頻率,增強了同步模塊的靈活性;設計了航跡顯示輔助功能模塊,為飛行線路提供輔助參考;設計了數據提取、疊加平均程序,實現了off-time數據的同步提取與正負極性信號的疊加平均,壓制了白噪聲、工頻干擾以及調理電路偏置。根據系統(tǒng)軟件運行的要求,整合并完善相關軟件程序,提高了系統(tǒng)軟件的實用性。為了驗證系統(tǒng)的性能,本文對所設計的調理電路、GPS同步、上位機軟件進行了測試,分析了相關實驗結果。同時,在實驗室條件下對瞬變電磁信號進行了實測,分析了實測結果,驗證了系統(tǒng)的可行性。最后對所做工作進行了總結,針對系統(tǒng)的不足提出了下一步工作建議。
【關鍵詞】：半航空電磁法 接收系統(tǒng) 調理電路 GPS同步 Lab VIEW 上位機軟件
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P631.325
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內外發(fā)展現狀12-14
• 1.2.1 半航空電磁系統(tǒng)發(fā)展現狀12-13
• 1.2.2 同步技術發(fā)展現狀13
• 1.2.3 采集技術發(fā)展現狀13-14
• 1.3 本文主要研究內容14-15
• 1.4 論文結構安排15-16
• 第2章 瞬變電磁接收系統(tǒng)原理與方案設計16-25
• 2.1 二次場測量方法及瞬變電磁探測原理16-18
• 2.1.1 二次場測量方法16
• 2.1.2 瞬變電磁探測原理16-18
• 2.2 半航空電磁探測方法18
• 2.3 GPS同步技術原理18-20
• 2.4 采集技術原理20-21
• 2.4.1 過采樣技術原理20-21
• 2.4.2 Σ-△型A/D轉換器原理21
• 2.5 數據預處理技術原理21-23
• 2.5.1 信號疊加平均21-22
• 2.5.2 雙極性同步采樣22-23
• 2.6 半航空瞬變電磁接收系統(tǒng)總體方案設計23-24
• 2.7 本章小結24-25
• 第3章 半航空瞬變電磁接收系統(tǒng)硬件設計25-40
• 3.1 調理電路設計25-33
• 3.1.1 模擬噪聲分析25-26
• 3.1.2 調理電路方案設計26-27
• 3.1.3 調理電路方案實現27-33
• 3.2 同步系統(tǒng)硬件設計33-37
• 3.2.1 同步方式分析33
• 3.2.2 同步系統(tǒng)實現33-37
• 3.3 USB-4432采集卡37-39
• 3.4 本章小結39-40
• 第4章 半航空瞬變電磁接收系統(tǒng)軟件設計40-54
• 4.1 接收系統(tǒng)軟件整體功能分析40-41
• 4.2 采集程序設計41-43
• 4.3 同步程序設計43-47
• 4.3.1 GPS信息解析43-44
• 4.3.2 航跡顯示44-45
• 4.3.3 GPS信息儲存45-46
• 4.3.4 同步頻率設置46-47
• 4.4 采集與同步程序整合47-48
• 4.5 預處理程序設計48-53
• 4.5.1 數據同步截取49-51
• 4.5.2 數據疊加平均與回放51-52
• 4.5.3 預處理程序完善52-53
• 4.6 本章小結53-54
• 第5章 系統(tǒng)測試與結果分析54-62
• 5.1 系統(tǒng)功能測試54-59
• 5.1.1 信號調理功能測試54-55
• 5.1.2 GPS同步測試55-57
• 5.1.3 系統(tǒng)采集測試57-59
• 5.2 低阻異常模型實測實驗59-61
• 5.3 本章小結61-62
• 第6章 全文總結62-64
• 6.1 成果總結62-63
• 6.2 下一步工作建議63-64
• 參考文獻64-67
• 作者簡介及科研成果67-68
• 致謝68

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