无人机半航空瞬变电磁信号接收技术研究
发布时间：2020-12-07 10:22
半航空瞬变电磁法是近年来提出的一种介于地面瞬变电磁法和航空瞬变电磁法之间的新型勘探方法,它结合了地面瞬变电磁法的大功率发射和航空瞬变电磁法的高效率勘探的优势,主要用于荒漠、山区等地形复杂地区的矿产勘探,能够有效降低勘探风险,减少人员成本,提高勘察效率。半航空瞬变电磁探测系统主要包括发射系统、接收系统、后期软件处理系统三大部分,本文主要对半航空瞬变电磁接收系统的信号接收技术进行了研究。本文依托于国土资源部公益性项目“基于无人机的半航空瞬变电磁勘查技术研究”(项目编号:201311037),首先研究了瞬变电磁法、线圈传感器以及实时数据处理软件在国内外的研究现状;分析了半航空瞬变电磁的信号特征以及噪声,并在此基础上对线圈传感器的电路特性和重要参数进行了研究,提出了线圈传感器的设计方案,设计了低噪声的前置放大器;分析了同步采集装置采用的同步方式和过采样技术,比较了同步采集装置的设计方案,确定本文采用FPGA结合工控机和PC机的设计方案实现了同步采集装置的设计;进一步研究了适用于半航空瞬变电磁法的基本数据处理方法,包括双极性同步采样、信号叠加、FIR滤波、抽道四种方法,并在此基础上使用C#语言设...
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无人机半航空瞬变电磁接收系统工作示意图
图 2-2 半航空瞬变电磁探测方法示意图瞬变电磁信号分析磁信号特征分析磁发射系统向发射线圈通入交变电流，接收线圈传感衰减信号，因此瞬变电磁信号具有早期幅值大，衰减慢的特点，其与时间常数 τ 的关系式如下：( )2/11n tnV t eττ∞ =∝ 2-5）可以看出，接收线圈传感器的感应电压的衰减速数 τ 大小。良导电体的 τ 值越大，则感应电动势的幅衰减时间范围从 100~200μs 至 10~20ms（牛之琏，
图 2-4 工频干扰实测图除此之外，半航空瞬变电磁系统需要无人机搭载接收系统进行测量，无论是无人机的大电流电机，还是无人机自身的飞控系统，都会向空中发射电磁信号根据电磁感应定律，这对接收线圈传感器的电磁干扰较大。由于该系统采用无人机挂载接收系统进行采集，采集过程中线圈传感器受到风向和无人机震动的影响使得线圈的实际有效面积变化，因此线圈传感器接收到的磁通量发生变化，从而影响采集到的感应电压值，这就是半航空瞬变电磁系统中特有的运动噪声（相比于地面瞬变电磁系统），因此半航空瞬变电磁系统的试验对天气有一定的要求。2.3 线圈传感器2.3.1 线圈传感器的电路特性
【参考文献】：
期刊论文
[1]瞬变电磁探测在煤矿采空区积水边界探测中的应用[J]. 孟强华,窦文武. 煤炭技术. 2018(02)
[2]地面瞬变电磁探测系统对比试验[J]. 王杰,张晓培,牛建军,杜立志. 地球物理学进展. 2017(06)
[3]无人机平台半航空瞬变电磁勘探系统及其应用[J]. 刘富波,李巨涛,刘丽华,耿智,张启卯,黄玲,方广有. 地球物理学进展. 2017(05)
[4]浅层瞬变电磁法在城市道路地下病害检测中的应用[J]. 赖刘保,陈昌彦,张辉,白朝旭,苏兆锋,贾辉,肖敏,侯海涛. 地球物理学进展. 2016(06)
[5]基于TCP/IP协议的网络监控开关开发[J]. 杨柳铭,韩会杰,周雪,张荣荣. 传感器与微系统. 2016(07)
[6]矿井瞬变电磁探测中空芯线圈传感器的研制[J]. 林君,王琳,王晓光,蔡敏,符磊,尚新磊. 地球物理学报. 2016(02)
[7]稳健M估计用于瞬变电磁数据抽道叠加与噪声压制[J]. 刘卫强,陈儒军,向毕文. 物探与化探. 2015(06)
[8]基于LabVIEW的瞬变电磁接收系统设计[J]. 于生宝,苏发,郑建波,朱占山. 吉林大学学报(工学版). 2016(05)
[9]电性源瞬变电磁地空逆合成孔径成像[J]. 李貅,张莹莹,卢绪山,姚伟华. 地球物理学报. 2015(01)
[10]Feasibility study of the transient electromagnetic method for chamber blasting misfire detection and recognition[J]. Liu Liansheng,Liang Longhua,Wu Jiyang,Jiao Yongbin,Lu Zhexiang. Engineering. 2014(06)
硕士论文
[1]半航空时间域瞬变电磁接收系统设计[D]. 苏发.吉林大学 2016
[2]Wi-Fi环境下通用上位机框架设计与实现[D]. 蔡创业.中国地质大学(北京) 2015
[3]基于嵌入式Web服务器的雷达状态监测系统[D]. 范鹏程.南京信息工程大学 2015
[4]基于C#与ArcEngine的军事标图地理信息系统的设计与实现[D]. 裴韬.西北大学 2014
[5]半航空电磁一维正反演研究[D]. 许洋.成都理工大学 2014
[6]基于LabVIEW的瞬变电磁接收系统研究[D]. 王玉杰.吉林大学 2013
[7]MTEM电磁探测接收机的研制[D]. 屈路.吉林大学 2013
[8]时域电性源地—空电磁探测数据预处理研究[D]. 阳贵红.吉林大学 2012
[9]基于FPGA的FIR低通滤波器[D]. 高耀鸿.湖南大学 2012
[10]瞬变电磁信号采集技术研究[D]. 陈文斌.重庆大学 2010
本文编号：2903085
【文章来源】：成都理工大学四川省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无人机半航空瞬变电磁接收系统工作示意图
图 2-2 半航空瞬变电磁探测方法示意图瞬变电磁信号分析磁信号特征分析磁发射系统向发射线圈通入交变电流，接收线圈传感衰减信号，因此瞬变电磁信号具有早期幅值大，衰减慢的特点，其与时间常数 τ 的关系式如下：( )2/11n tnV t eττ∞ =∝ 2-5）可以看出，接收线圈传感器的感应电压的衰减速数 τ 大小。良导电体的 τ 值越大，则感应电动势的幅衰减时间范围从 100~200μs 至 10~20ms（牛之琏，
图 2-4 工频干扰实测图除此之外，半航空瞬变电磁系统需要无人机搭载接收系统进行测量，无论是无人机的大电流电机，还是无人机自身的飞控系统，都会向空中发射电磁信号根据电磁感应定律，这对接收线圈传感器的电磁干扰较大。由于该系统采用无人机挂载接收系统进行采集，采集过程中线圈传感器受到风向和无人机震动的影响使得线圈的实际有效面积变化，因此线圈传感器接收到的磁通量发生变化，从而影响采集到的感应电压值，这就是半航空瞬变电磁系统中特有的运动噪声（相比于地面瞬变电磁系统），因此半航空瞬变电磁系统的试验对天气有一定的要求。2.3 线圈传感器2.3.1 线圈传感器的电路特性
【参考文献】：
期刊论文
[1]瞬变电磁探测在煤矿采空区积水边界探测中的应用[J]. 孟强华,窦文武. 煤炭技术. 2018(02)
[2]地面瞬变电磁探测系统对比试验[J]. 王杰,张晓培,牛建军,杜立志. 地球物理学进展. 2017(06)
[3]无人机平台半航空瞬变电磁勘探系统及其应用[J]. 刘富波,李巨涛,刘丽华,耿智,张启卯,黄玲,方广有. 地球物理学进展. 2017(05)
[4]浅层瞬变电磁法在城市道路地下病害检测中的应用[J]. 赖刘保,陈昌彦,张辉,白朝旭,苏兆锋,贾辉,肖敏,侯海涛. 地球物理学进展. 2016(06)
[5]基于TCP/IP协议的网络监控开关开发[J]. 杨柳铭,韩会杰,周雪,张荣荣. 传感器与微系统. 2016(07)
[6]矿井瞬变电磁探测中空芯线圈传感器的研制[J]. 林君,王琳,王晓光,蔡敏,符磊,尚新磊. 地球物理学报. 2016(02)
[7]稳健M估计用于瞬变电磁数据抽道叠加与噪声压制[J]. 刘卫强,陈儒军,向毕文. 物探与化探. 2015(06)
[8]基于LabVIEW的瞬变电磁接收系统设计[J]. 于生宝,苏发,郑建波,朱占山. 吉林大学学报(工学版). 2016(05)
[9]电性源瞬变电磁地空逆合成孔径成像[J]. 李貅,张莹莹,卢绪山,姚伟华. 地球物理学报. 2015(01)
[10]Feasibility study of the transient electromagnetic method for chamber blasting misfire detection and recognition[J]. Liu Liansheng,Liang Longhua,Wu Jiyang,Jiao Yongbin,Lu Zhexiang. Engineering. 2014(06)
硕士论文
[1]半航空时间域瞬变电磁接收系统设计[D]. 苏发.吉林大学 2016
[2]Wi-Fi环境下通用上位机框架设计与实现[D]. 蔡创业.中国地质大学(北京) 2015
[3]基于嵌入式Web服务器的雷达状态监测系统[D]. 范鹏程.南京信息工程大学 2015
[4]基于C#与ArcEngine的军事标图地理信息系统的设计与实现[D]. 裴韬.西北大学 2014
[5]半航空电磁一维正反演研究[D]. 许洋.成都理工大学 2014
[6]基于LabVIEW的瞬变电磁接收系统研究[D]. 王玉杰.吉林大学 2013
[7]MTEM电磁探测接收机的研制[D]. 屈路.吉林大学 2013
[8]时域电性源地—空电磁探测数据预处理研究[D]. 阳贵红.吉林大学 2012
[9]基于FPGA的FIR低通滤波器[D]. 高耀鸿.湖南大学 2012
[10]瞬变电磁信号采集技术研究[D]. 陈文斌.重庆大学 2010
本文编号：2903085
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