多功能电磁探测接收机关键技术研究
【摘要】随着我国经济的高速增长,各行业对资源的需求呈指数倍增加,由此引发了资源日益严重的供需矛盾。电磁法探测仪器作为当今主要的地球物理勘探仪器,它的发展水平在一定意义上标志着一个国家的科技与经济水平,对国民经济发展具有巨大的拉动作用。步入21世纪以来,电磁探测设备正沿着高精度、高可靠、多功能、智能化的道路向更高层次发展。计算机技术、电子技术与虚拟仪器技术的发展,使电磁探测仪器的一机多用、多参数测量、多功能、智能化成为可能。本文从电磁法探测理论出发,参考了国内外电磁探测仪器的研究资料,对比了国内外多功能电磁探测接收机仪器的技术特点,提出了多功能电磁探测接收机的整体设计方案,并对涉及到的关键技术展开了进一步的研究。本文利用Δ-Σ技术实现了24位高精度数据的采集,选用搭载了高性能低功耗处理器的PCM-3362构建接收机主控单元。本文基于电磁信号与噪声的特点,设计了信号调理电路;采用低噪声高速精密放大芯片LT1028,设计了前级放大电路;针对接收信号的不同频率范围,设计了4kHz、16kHz、64kHz三种频率的低通滤波器,滤除带外高频噪声;引进调制、放大、解调技术,并分析了调制解调技术降低1/f噪声的原理;针对工频干扰噪声,利用UAF42作为核心器件,设计了50Hz工频陷波器;利用GPS同步技术实现了远距离接发的高精度同步触发,采用FPGA现场可编程门阵列技术设计逻辑控制时序电路;引进磁耦隔离技术,通过合理接地,消弱了数字电路对模拟电路的干扰。本文利用LabVIEW开发环境,编写了上位机软件,软件可以提供检验接收机通信、设置接收机参数、修改接收机操作的人机接口,完成数据的输入、存储、预处理等功能。软件采用信号累加平均、双极性信号采集两种手段压制白噪声和工频干扰,数据采集完毕后提供了美国标准信息交互码(ASCII)和技术数据管理流(TDMS)两种文件存储格式,将编好的软件打包成独立的安装包(Installer)和可执行文件(EXE),以便于软件的移植和以后升级更换,同时也方便于上位机的维修更换。本文还对接收机及各模块进行了性能测试,包括调理电路短路噪声测试、接收机短路噪声测试、陷波器性能测试以及通道一致性测试,并对测试结果进行了分析。在实验室内将接收机与TEM发射机联机进行模型测试,经对测试结果进行分析处理,初步验证了接收机的性能。文章最后总结了全文的工作,针对接收机的不完善之处,提出了下一步的研究重点和后续工作建议。
【作者】王腾龙;
【导师】于生宝;
【作者基本信息】吉林大学,电力电子与电力传动,2014,硕士
【关键词】电磁探测;接收机;数据采集;低噪声放大;GPS同步;LabVIEW;
【参考文献】
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