瞬变电磁信号采集与处理技术研究

摘要

瞬变电磁法(TransientElectromagneticMethods)是基于电磁感应原理而对地下矿产进行预测的一种地球物理方法,简称TEM。瞬变电磁法不仅在操作上简单易行,而且采用该方法得到的信息量大且精度较高。所以该方法得到了广泛的应用,特别是在矿藏勘探中的应用。该方法是通过接收机对瞬变电磁信号进行采集,采集到的瞬变电磁信号中包含了与矿体相关的地质信息。所以可以通过对观测的数据进行分析处理,从而解释地下矿体的分布概况等。
　　本文对瞬变电磁法基本原理及其特点进行了研究,对瞬变电磁信号的采集方法和噪声干扰进行了详细分析。提出了将数字化多点平均方法和取样积分方法同时用在瞬变电磁信号的采集系统上。这种方法利用数字多点平均法的优点,避免了采用高分辨率的AD芯片,同时也避免了早期信号饱和。利用取样积分对淹没于噪声中的弱信号提取能力,本系统只需要一个积分器,避免了单独使用取样积分方法时多个积分器的复杂电路设计。本文设计的系统,采用FPGA作为系统的主控芯片,采样通道的选择,积分时间常数的选择等都是通过模拟开关进行切换。取样积分电路选择的是线性门积分电路,采用Cypress公司的CY7C68013A芯片完成USB接口电路的设计。
　　本文最后对设计的采集系统的硬件电路进行了功能测试,给出了测试结果,并对测试结果进行了分析。测试结果表明,取样积分电路对淹没于噪声中的弱信号提取具有很大的优势,数字化平均和取样积分法同时用在瞬变电磁信号采集系统中的可行性。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外发展现状

1.3 主要研究内容

1.4本文结构

第2章 瞬变电磁法理论研究及总体方案设计

2.1 瞬变电磁法基本原理

2.2 瞬变电磁信号特点及资料解释

2.3 瞬变电磁信号检测方法原理

2.4 瞬变电磁法的噪声干扰及抑制方法

2.5 瞬变电磁信号采集系统技术指标

2.6 瞬变电磁信号采集系统总体方案设计

2.7 本章小结

第3章 系统的硬件电路设计

3.1 信号预处理电路设计

3.2 极性变换电路设计

3.3 取样积分电路设计

3.4 AD转换电路设计

3.5 主控电路及电源系统设计

3.6 USB通信电路设计

3.7 本章小结

第4章 FPGA控制逻辑和系统软件设计

4.1 FPGA控制逻辑的设计

4.2系统软件的设计

4.3 本章小结

第5章 调试及分析

5.1 总体调试方案

5.2 硬件电路功能调试分析

5.3本章小结

结论

参考文献

声明

致谢