本文關(guān)鍵詞：淺地表頻率域電磁探測系統(tǒng)數(shù)字關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：人類的社會、經(jīng)濟、生活都離不開淺地表地球物理,隨著城市化的不斷深入和科技的持續(xù)進步,我們不斷地在淺地表上進行著各種經(jīng)濟活動,比如在地下鋪設通信線纜、進行軌道交通建設、勘探地質(zhì)進行房地產(chǎn)施工等,然而大規(guī)模的淺地表利用對于原有的基礎設施的破壞是不可忽略的。此外,在考古挖掘中,由于人們對地下結(jié)構(gòu)的不熟悉造成了文物的損壞也時有發(fā)生。在軍事探測中,軍事演習和戰(zhàn)爭留下的未爆彈等殺傷性武器被風沙所掩蓋很難被發(fā)現(xiàn),存在很大的安全隱患,這些都是對淺地表認知不夠造成的潛在問題,所以我們需要發(fā)展淺地表探測儀器來滿足人們的需求,助推社會的發(fā)展。本文對比了幾種淺地表探測方法,其中,頻率域電磁探測方法因為探測頻率范圍寬、時間可控、可進行掃頻探測,抗干擾能力強,效率高成為主要研究方向之一。列舉了國內(nèi)外的頻率域電磁探測儀器,對比了各自的優(yōu)缺點,并且針對吉林大學的電磁探測儀的不足之處設計新的數(shù)字系統(tǒng),以此搭建新的探測系統(tǒng)樣機,分析并研究了使用淺地表頻率域電磁法探測金屬材料的原理,探測系統(tǒng)分為發(fā)射系統(tǒng)、信號調(diào)理系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng),其中數(shù)字系統(tǒng)是探測系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵,給出了改進的數(shù)字系統(tǒng)的總體設計和關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)了多通道高精度數(shù)據(jù)的采集,加快了數(shù)據(jù)傳輸速度,縮短了每個采集點時間。數(shù)字關(guān)鍵技術(shù)主要包括:1、數(shù)據(jù)采集與同步控制技術(shù):通過FPGA實現(xiàn)多通道32位ADC數(shù)據(jù)的快速采集,由于頻率域電磁法對相位信息準確度的嚴格要求,通過內(nèi)部模塊實現(xiàn)發(fā)射信號和數(shù)據(jù)采集的同步工作,確保相位信息的準確。2、數(shù)據(jù)快速傳輸技術(shù):通過構(gòu)建FIFO+UPP的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)大量原始數(shù)據(jù)的傳輸,確保信息的通暢和快速探測的實現(xiàn)。3、嵌入式數(shù)據(jù)處理技術(shù):使用嵌入式DSP實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的專用化,采用整周期截取和整合技術(shù)實現(xiàn)接收數(shù)據(jù)的準確完整,采用正交矢量型鎖定放大的弱信號檢測技術(shù)實現(xiàn)正交分量和同相分量的提取,采用通道相位校正技術(shù)去除通道相位延遲的干擾,采用土壤相位校正技術(shù)去除土壤礦化物引起的礦化反應干擾。編寫并設計控制顯示界面,接收DSP的最終結(jié)果進行實時顯示。本文采用新的數(shù)字系統(tǒng),結(jié)合上位機和發(fā)射接收天線,在實驗室內(nèi)及野外環(huán)境下,進行了金屬異常體感應、探測靈敏度等測試,實驗表明本探測系統(tǒng)對一定范圍內(nèi)的不同質(zhì)量的金屬異常體可以快速準確的探測,不同金屬的曲線差別明顯,微量的金屬異常體探測曲線清晰。相比原系統(tǒng),數(shù)據(jù)傳輸速度提高了9.5倍,快速采集模式時每個采集點的時間縮短了68.75%,提高了探測系統(tǒng)的實時性和效率,實現(xiàn)了改進的目的。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P631.325

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本文編號：1300487