發(fā)布時(shí)間：2017-07-14 22:26

  本文關(guān)鍵詞：頻率域可控源電磁法梯度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 可控源電磁法 梯度測量 通道一致性 弱信號(hào)檢測 軟件差分 采集系統(tǒng)

【摘要】：人工源頻率域電磁探測方法自出現(xiàn)以來經(jīng)過幾十年的發(fā)展,廣泛應(yīng)用于找礦、地下水探測、地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域。采用人工源方式增大觀測信號(hào)的信噪比,提高了分辨能力。但是現(xiàn)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(duì)電性界面的分辨能力較差。為彌補(bǔ)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(duì)原有方法進(jìn)行創(chuàng)新,通過測量電場梯度來達(dá)到對(duì)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(shí)能壓制區(qū)域相關(guān)噪聲提高信噪比。但是目前市場上沒有直接針對(duì)電磁場梯度測量的儀器,研制電磁法梯度測量系統(tǒng),以獲得較好的噪聲壓制和微弱梯度信號(hào)獲取能力,具有重要意義。本文是在吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“基于梯度場的頻率域電磁探測系統(tǒng)研制”資助下完成的。文章就電磁法梯度采集中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,開發(fā)了儀器系統(tǒng)樣機(jī)。(1),分析了儀器測量通道一致性對(duì)梯度測量的影響。梯度測量時(shí)需要兩次差分操作,推導(dǎo)了儀器測量通道相位不一致時(shí)兩個(gè)相鄰?fù)ǖ赖南辔徊钆c梯度測量誤差之間的關(guān)系,表明該相位差對(duì)梯度測量有關(guān)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(jié)果精度更高。設(shè)計(jì)了校準(zhǔn)電路,對(duì)儀器測量通道進(jìn)行校準(zhǔn),校準(zhǔn)后軟件差分測量誤差進(jìn)一步減小。(2),設(shè)計(jì)了適用于梯度測量的硬件系統(tǒng)。梯度信號(hào)十分微弱對(duì)硬件系統(tǒng)要求較高,文中設(shè)計(jì)了針對(duì)梯度的硬件信號(hào)調(diào)理方式。分析了前置放大器的噪聲來源并計(jì)算了各級(jí)放大器的噪聲對(duì)總噪聲的貢獻(xiàn),通過阻抗匹配和選用合適的放大器,實(shí)現(xiàn)了較小的本底噪聲,同時(shí)增加了電路的穩(wěn)定性。為保證獲得更好的一致性每個(gè)測量通道在PCB布線時(shí)盡可能的對(duì)稱。(3),設(shè)計(jì)了上位機(jī)軟件及人機(jī)交互界面。以Visual Studio2008為編程環(huán)境編寫了上位機(jī)軟件,系統(tǒng)在采集控制和顯示上具有梯度場測量功能,同時(shí)保留了絕對(duì)場測量數(shù)據(jù),這是軟件差分的一大優(yōu)勢特色。野外可實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量和梯度結(jié)果進(jìn)行監(jiān)測。基于集成USB鍵盤控制芯片設(shè)計(jì)了便捷的人機(jī)交互方式,方便野外操作。最后開發(fā)了采集系統(tǒng)樣機(jī),并進(jìn)行室內(nèi)標(biāo)定和野外測試,實(shí)測結(jié)果表明該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的環(huán)境噪聲壓制能力和微弱梯度信號(hào)獲取能力。
【關(guān)鍵詞】：可控源電磁法 梯度測量 通道一致性 弱信號(hào)檢測 軟件差分 采集系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)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(duì)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(hào)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(duì)比測試28-32
• 3.3.1 硬件差分電路模型28-30
• 3.3.2 測試結(jié)果分析30-32
• 3.4 電場梯度測量系統(tǒng)的通道校準(zhǔn)方法32-35
• 第4章 電場梯度測量采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)35-47
• 4.1 采集系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)35-36
• 4.2 寬帶模擬調(diào)理電路設(shè)計(jì)36-42
• 4.2.1 前置放大器設(shè)計(jì)36-40
• 4.2.2 濾波電路設(shè)計(jì)40-41
• 4.2.3 ADC匹配電路41-42
• 4.3 數(shù)字電路設(shè)計(jì)42-47
• 4.3.1 FPGA功能模塊設(shè)計(jì)43-44
• 4.3.2 USB控制器設(shè)計(jì)44-45
• 4.3.3 同步觸發(fā)設(shè)計(jì)45-47
• 第5章 人機(jī)交互設(shè)計(jì)47-51
• 5.1 基于VS的上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)47-49
• 5.2 基于Au9410的便攜輸入鍵盤設(shè)計(jì)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(guān)噪聲壓制測試53-55
• 第7章 文章總結(jié)與展望55-56
• 7.1 主要研究工作55
• 7.2 進(jìn)一步研究建議55-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 作者科研成果60-61
• 致謝61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：542441