本文關鍵詞：頻率域可控源電磁法梯度采集系統設計

  更多相關文章： 可控源電磁法 梯度測量 通道一致性 弱信號檢測 軟件差分 采集系統

【摘要】：人工源頻率域電磁探測方法自出現以來經過幾十年的發(fā)展,廣泛應用于找礦、地下水探測、地質調查等領域。采用人工源方式增大觀測信號的信噪比,提高了分辨能力。但是現在的探測環(huán)境和探測需求表明它的分辨能力和抗干擾能力依然不夠,對電性界面的分辨能力較差。為彌補其不足文章中提出了測量電磁場梯度的方法以獲得更高的分辨力。本文引入梯度測量的思想,對原有方法進行創(chuàng)新,通過測量電場梯度來達到對地下信息的觀測。電場梯度測量能夠有效的分辨地下電性邊界,同時能壓制區(qū)域相關噪聲提高信噪比。但是目前市場上沒有直接針對電磁場梯度測量的儀器,研制電磁法梯度測量系統,以獲得較好的噪聲壓制和微弱梯度信號獲取能力,具有重要意義。本文是在吉林省科技發(fā)展計劃項目“基于梯度場的頻率域電磁探測系統研制”資助下完成的。文章就電磁法梯度采集中的關鍵技術進行了研究,開發(fā)了儀器系統樣機。(1),分析了儀器測量通道一致性對梯度測量的影響。梯度測量時需要兩次差分操作,推導了儀器測量通道相位不一致時兩個相鄰通道的相位差與梯度測量誤差之間的關系,表明該相位差對梯度測量有關鍵性影響;研究分析了硬件差分和軟件差分兩種差分測量方式的梯度場測量效果,表明了電磁法勘探中軟件差分比硬件差分更有優(yōu)勢,測量結果精度更高。設計了校準電路,對儀器測量通道進行校準,校準后軟件差分測量誤差進一步減小。(2),設計了適用于梯度測量的硬件系統。梯度信號十分微弱對硬件系統要求較高,文中設計了針對梯度的硬件信號調理方式。分析了前置放大器的噪聲來源并計算了各級放大器的噪聲對總噪聲的貢獻,通過阻抗匹配和選用合適的放大器,實現了較小的本底噪聲,同時增加了電路的穩(wěn)定性。為保證獲得更好的一致性每個測量通道在PCB布線時盡可能的對稱。(3),設計了上位機軟件及人機交互界面。以Visual Studio2008為編程環(huán)境編寫了上位機軟件,系統在采集控制和顯示上具有梯度場測量功能,同時保留了絕對場測量數據,這是軟件差分的一大優(yōu)勢特色。野外可實時對數據質量和梯度結果進行監(jiān)測�；诩蒛SB鍵盤控制芯片設計了便捷的人機交互方式,方便野外操作。最后開發(fā)了采集系統樣機,并進行室內標定和野外測試,實測結果表明該系統具有較強的環(huán)境噪聲壓制能力和微弱梯度信號獲取能力。
【關鍵詞】：可控源電磁法 梯度測量 通道一致性 弱信號檢測 軟件差分 采集系統
【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】：TH763
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 研究背景與意義11-13
• 1.2 國內外發(fā)展現狀13-15
• 1.3 本文研究內容及結構安排15-17
• 第2章 電場梯度探測原理17-25
• 2.1 可控源頻率域電磁測深17-22
• 2.1.1 大地中的交變電磁場分布與傳播規(guī)律17-20
• 2.1.2 常用的絕對場測量方法20-22
• 2.2 電場梯度測量原理22-23
• 2.3 電場梯度仿真23-25
• 第3章 電場梯度測量方式研究25-35
• 3.1 電場梯度測量誤差來源25-28
• 3.2 獲取電場梯度信號的方式28
• 3.2.1 硬件差分28
• 3.2.2 軟件差分28
• 3.3 兩種差分方式的對比測試28-32
• 3.3.1 硬件差分電路模型28-30
• 3.3.2 測試結果分析30-32
• 3.4 電場梯度測量系統的通道校準方法32-35
• 第4章 電場梯度測量采集系統設計35-47
• 4.1 采集系統總體結構35-36
• 4.2 寬帶模擬調理電路設計36-42
• 4.2.1 前置放大器設計36-40
• 4.2.2 濾波電路設計40-41
• 4.2.3 ADC匹配電路41-42
• 4.3 數字電路設計42-47
• 4.3.1 FPGA功能模塊設計43-44
• 4.3.2 USB控制器設計44-45
• 4.3.3 同步觸發(fā)設計45-47
• 第5章 人機交互設計47-51
• 5.1 基于VS的上位機軟件設計47-49
• 5.2 基于Au9410的便攜輸入鍵盤設計49-51
• 第6章 測試與分析51-55
• 6.1 儀器短路噪聲測試51-52
• 6.2 通道一致性測試52-53
• 6.3 相關噪聲壓制測試53-55
• 第7章 文章總結與展望55-56
• 7.1 主要研究工作55
• 7.2 進一步研究建議55-56
• 參考文獻56-60
• 作者科研成果60-61
• 致謝61

【參考文獻】

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本文編號：542441