EMR6-A多功能电磁接收机的研制

论文摘要

地球浅部矿产资源在工业的大量需求与利用下急剧减少,勘查重点逐渐转向地球深部;高精度、多方法、智能化是地球物理勘探仪器的发展方向。在“十二五”国家863计划项目“大功率井—地电磁成像系统”课题支持下,中国地质大学（北京）开展了EMR6电磁接收机的研制,实现了MT、AMT、TDIP、SIP和CSAMT方法的数据采集,但仍存在电路分模块较多、机械结构稳定性有限、缺少现场数据预处理软件等不足之处。本文针对上述需求,进行EMR6-A多功能电磁接收机的硬件研制与程序开发,对接收系统的电路结构和实用性进行改善,提高仪器的集成度,减小体积,实现数据的实时浏览和预处理,更好地适应复杂地形区域的电磁勘探需要。EMR6-A多功能电磁接收机的采集电路由模拟采集板和数字控制板组成,其中模拟采集板包含电源转换电路、运算放大器、高低速模数转换器、开关电路和数字隔离等;数字控制板包含电源转换电路、FPGA、ARM、以太网口、RTC实时时钟、SD卡及相关外围存储电路等。数据采集设有2个电场通道和3个磁场通道,每个通道配备了高速和低速两个模数转换芯片,以适合不同频率的信号,达到更高的信噪比。数控板上的恒温晶振输出高精度时钟,配合GPS实现多台接收机和发射机的时间同步。FPGA接收A/D转换数据并进行数据处理,传输给ARM生成采集文件存储到SD卡中。编写FPGA和ARM-Linux程序,实现系统的核心控制;开发基于PC/Windows环境的数据查看软件和数据预处理软件,实现TDIP、SIP和CSAMT采集数据的现场浏览和预处理,程序没有运行所需的附加库文件,兼容x86和win32平台。室内测试结果表明,多功能电磁接收机实现了两通道电场与三通道磁场的数据采集,电路具有DC10kHz带宽,电场通道动态范围约108.3dB,磁场通道动态范围约112.7dB,用户软件程序实现了现场数据时间序列浏览与数据预处理。EMR6-A多功能电磁接收机的研制改善了现有陆地仪器的智能化程度,综合性强,有助于提高地球物理野外勘探的作业效率。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 引言
•   1.1 选题背景与意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 研究内容与科学问题
• 2 硬件研制
•   2.1 硬件框架
•   2.2 接口设计
•     2.2.1 信号输入
•     2.2.2 用户接口
•     2.2.3 电源与GPS
•   2.3 电源电路
•     2.3.1 整体方案
•     2.3.2 模拟电源
•     2.3.3 数字电源
•   2.4 采集通道电路
•     2.4.1 高速通道
•     2.4.2 低速通道
•   2.5 标定模块
•     2.5.1 通道标定
•     2.5.2 探头标定
•     2.5.3 接地电阻测量
•   2.6 高精度时钟源
•   2.7 FPGA模块
•     2.7.1 电源与信号总线
•     2.7.2 数字隔离
•   2.8 ARM模块
•   2.9 印制电路板
• 3 程序开发
•   3.1 FPGA程序
•   3.2 ARM-LINUX程序
•     3.2.1 系统移植
•     3.2.2 驱动设计
•     3.2.3 应用设计
•   3.3 数据查看软件
•     3.3.1 设计基本原理
•     3.3.2 功能使用说明
•   3.4 数据预处理软件
•     3.4.1 TDIP设计基本原理
•     3.4.2 SIP设计基本原理
•     3.4.3 CSAMT设计基本原理
•     3.4.4 功能及运行流程
• 4 仪器测试
•   4.1 通道标定测试
•   4.2 本底噪声测试
•   4.3 功耗测试
•   4.4 量程与动态范围测试
•   4.5 测试小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 史心语

导师: 邓明

关键词: 多功能电磁接收机,数据预处理

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,地质学,地球物理学,电信技术

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: TN850;O441;P631.33

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.001385

总页数: 77

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