高灵敏度TEM接收天线的理论及应用研究

摘要

瞬变电磁以自动化程度高、效率高、探测精度高等优点被广泛应用于矿产普查、水灾害预防、地质调查等工作。接收天线作为瞬变电磁设备的接收传感器,其性能优劣直接影响了瞬变电磁的探测效果。由于接收天线存在暂态过程,其输出信号会发生畸变,导致瞬变电磁探测的盲区加大、精度降低。本文主要从两个方面减小接收天线对瞬变电磁信号的影响:一是研宄设计高性能接收天线,减少接收天线本身对于信号的影响;二是研宄天线系统对信号的影响机理,重构瞬变电磁信号。主要创新点:　　一、高灵敏度接收天线的设计。接收天线的设计包括接收线圈的设计和低噪声前置放大电路的设计。在建立接收线圈等效电路的基础上,系统分析了接收线圈的幅频特性、带宽、暂态过程及阻尼系数的影响等特性,研宄分布参数、结构参数对于接收线圈性能特性的影响;前置放大电路作为接收天线的内置放大电路,其噪声水平直接影响接收天线输出信号的信噪比,本文通过建立放大电路的噪声模型分析各噪声源对电路的影响,然后通过合理的器件选型、电路设计、布线完成低噪声、高共模抑制比、高输入阻抗的差分放大电路的设计。　　二、提出采用反卷积技术消除天线系统对于信号的影响。从信号与系统的角度分析天线对于信号的影响,接收天线输出的信号实际是瞬变电磁感应信号与天线系统的卷积。因此,本文提出构建基于增量维纳滤波器的反卷积滤波器重构瞬变电磁信号,并针对高频噪声导致的反卷积病态问题,引入参量Y提高反卷积滤波器的抗噪能力。理论分析和实测结果表明,该方法的研宄对于改善瞬变电磁信号的畸变,减小探测盲区、提高探测精度具有重要意义。

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第一章绪论

§1.1 引言

§1 . 2 瞬变电磁法概述

§1.3本课题研究的意义

§1.4论文研究内容与结构安排

第二章瞬变电磁法工作原理及特性研究

§2 .1 瞬变电磁法的工作原理

§2 . 2 瞬变电磁信号的特点

§2.3接收天线对瞬变电磁探测的影响

§2.4本章小结

第三章接收线圈的理论分析与设计基础

§3.1电磁感应原理

§3.2接收线圈等效电路

§3.3接收线圈的特性分析

§3.4瞬变电磁场在接收线圈中的响应分析

§3.5线圈的电参数测量

§3.6本章小结

第四章TEM接收天线的设计及测试

§4.1接收线圈的分析与设计

§4.2前置放大电路的设计

§4.3接收天线的屏蔽

§4.4 T E M 接收天线的测试

§4.5 本章小结

第五章TEM畸变信号的研究与消除

§5.1天线对信号的影响机理

§5.2瞬变电磁信号重构研宄

§5.3仿真结果分析

§5.4野外实验结果对比分析

§5.5 本章小结

第六章总结与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间取得的成果

附录