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；

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