半航空频率域电磁法嵌入式收录系统研制
发布时间：2022-10-20 15:42
半航空电磁探测兼顾航空电磁法的效率与地面电磁法的精度,并且随着无人机技术的成熟,被广泛应用于石油、金属矿、地质结构勘探等领域。现有以工控机加采集卡组合形式的收录系统重量往往超过3kg,并不适用于无人机平台,而基于微控器的收录系统性能较低,仅为单通道50kSPS采样率。为实现无人机平台多通道频率域信号的收录,本文对半航空频率域电磁法嵌入式收录系统进行了研究。收录系统作为电磁探测系统的关键部分,主要用于接收并存储包含有地下地质结构感应出二次场信息的总场信息。针对无人机平台小型化、低功耗的需求,根据频率域信号连续的特点对收录系统方案可行性进行分析,采用以FPGA与STM32为控制核心的设计方案。通过线圈结构传感器将总场信号转化为电压信号,利用差分放大电路对微弱信号放大,根据信号特点使用高精度24位ADC设计了4通道同步采集电路,并对数据的接收、缓存、传输和存储时序进行了分析与研究。利用FPGA内部FIFO缓存与整合数据,并设计了一种端口资源占用较少的并行传输方式将缓存的数据传输至STM32,STM32通过移植FAT32文件系统将数据存储至Micro SD卡,实现数据的连续采集与存储。在系统同...
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 半航空电磁探测发展现状
1.2.2 半航空电磁收录系统发展现状
1.3 本文主要研究内容
1.4 论文结构安排
第2章 嵌入式收录系统原理分析
2.1 探测系统工作原理
2.2 采样技术原理
2.3 时间同步技术原理
2.4 数据存储原理
2.5 收录系统指标要求
2.6 本章小结
第3章 嵌入式收录系统硬件电路设计与实现
3.1 收录系统硬件总体设计
3.2 收录系统硬件结构
3.2.1 收录系统机械结构
3.2.2 收录系统电气结构
3.3 电源管理电路设计
3.3.1 电源功耗分析
3.3.2 电源电路设计
3.4 模拟信号调理电路设计
3.4.1 前置放大电路
3.4.2 模数转化电路
3.4.3 ADC驱动电路设计
3.4.4 ADC参考电压电路设计
3.5 数字信号调理电路设计
3.5.1 同步电路
3.5.2 数据接收电路
3.5.3 数据存储电路
3.6 本章小结
第4章 嵌入式收录系统软件设计
4.1 收录系统软件总体设计
4.2 数据采集软件设计
4.2.1 多通道同步采集软件设计
4.2.2 GPS时间同步软件设计
4.2.3 并行通信软件设计
4.2.4 数据存储软件设计
4.2.5 收录系统工作流程
4.2.6 系统可靠性设计
4.3 地面数据处理软件设计
4.4 本章小结
第5章 实验测试与结果分析
5.1 实验室内测试
5.1.1 ADC数据采集测试
5.1.2 GPS时间同步测试
5.2 电磁屏蔽室内测试
5.2.1 短路噪声测试
5.3 贵州凯里附近矿区飞行测试
5.4 本章小结
第6章 全文总结
6.1 成果总结
6.2 下一步工作建议
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿采空区无损探测方法研究[J]. 杨红,王凤娟,崔媛媛,许连峰. 能源与环保. 2019(02)
[2]基于FPGA的多通道视频数据合成方法[J]. 胡佳文. 电子测试. 2019(Z1)
[3]锂电池技术在储能领域的应用与发展趋势[J]. 周芳,刘思,侯敏. 电源技术. 2019(02)
[4]一种FIFO的读写单元设计[J]. 刘环雨. 微处理机. 2019(01)
[5]FPGA的多路串口数据快速采集与传输系统设计[J]. 邹德楠,彭月祥. 单片机与嵌入式系统应用. 2018(12)
[6]常用地球物理方法勘探深度研究[J]. 朱卫平,刘诗华,朱宏伟,徐璐平. 地球物理学进展. 2017(06)
[7]高性能Micro SD卡读写器的设计与开发[J]. 李鸿征. 焦作大学学报. 2017(04)
[8]便携式近地表频率域电磁法仪器研究现状与发展趋势[J]. 柳建新,严发宝,苏艳蕊,曹创华. 地球物理学报. 2017(11)
[9]线性稳压稳流电源的工作原理及故障排除[J]. 张建平,强顺义. 电子测试. 2017(15)
[10]地空瞬变电磁法研究进展[J]. 张莹莹,李貅. 地球物理学进展. 2017(04)
博士论文
[1]多场源地空频率域电磁探测方法研究[D]. 周海根.吉林大学 2017
[2]电磁探测特种电源技术的研究[D]. 付志红.重庆大学 2007
硕士论文
[1]基于压缩感知的跳频信号分析与实现[D]. 王思勉.西安电子科技大学 2018
[2]低损耗开关电源的设计[D]. 赵文群.青岛大学 2018
[3]半航空瞬变电磁接收机研制[D]. 张良.成都理工大学 2017
[4]半航空时间域瞬变电磁接收系统设计[D]. 苏发.吉林大学 2016
[5]空—地无人机瞬变电磁数据采集技术研究[D]. 张晓宇.煤炭科学研究总院 2016
[6]半航空电磁一维正反演研究[D]. 许洋.成都理工大学 2014
[7]半航空电磁勘查系统数据采集关键技术研究[D]. 吴寿勇.成都理工大学 2014
本文编号：3694820
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 半航空电磁探测发展现状
1.2.2 半航空电磁收录系统发展现状
1.3 本文主要研究内容
1.4 论文结构安排
第2章 嵌入式收录系统原理分析
2.1 探测系统工作原理
2.2 采样技术原理
2.3 时间同步技术原理
2.4 数据存储原理
2.5 收录系统指标要求
2.6 本章小结
第3章 嵌入式收录系统硬件电路设计与实现
3.1 收录系统硬件总体设计
3.2 收录系统硬件结构
3.2.1 收录系统机械结构
3.2.2 收录系统电气结构
3.3 电源管理电路设计
3.3.1 电源功耗分析
3.3.2 电源电路设计
3.4 模拟信号调理电路设计
3.4.1 前置放大电路
3.4.2 模数转化电路
3.4.3 ADC驱动电路设计
3.4.4 ADC参考电压电路设计
3.5 数字信号调理电路设计
3.5.1 同步电路
3.5.2 数据接收电路
3.5.3 数据存储电路
3.6 本章小结
第4章 嵌入式收录系统软件设计
4.1 收录系统软件总体设计
4.2 数据采集软件设计
4.2.1 多通道同步采集软件设计
4.2.2 GPS时间同步软件设计
4.2.3 并行通信软件设计
4.2.4 数据存储软件设计
4.2.5 收录系统工作流程
4.2.6 系统可靠性设计
4.3 地面数据处理软件设计
4.4 本章小结
第5章 实验测试与结果分析
5.1 实验室内测试
5.1.1 ADC数据采集测试
5.1.2 GPS时间同步测试
5.2 电磁屏蔽室内测试
5.2.1 短路噪声测试
5.3 贵州凯里附近矿区飞行测试
5.4 本章小结
第6章 全文总结
6.1 成果总结
6.2 下一步工作建议
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿采空区无损探测方法研究[J]. 杨红,王凤娟,崔媛媛,许连峰. 能源与环保. 2019(02)
[2]基于FPGA的多通道视频数据合成方法[J]. 胡佳文. 电子测试. 2019(Z1)
[3]锂电池技术在储能领域的应用与发展趋势[J]. 周芳,刘思,侯敏. 电源技术. 2019(02)
[4]一种FIFO的读写单元设计[J]. 刘环雨. 微处理机. 2019(01)
[5]FPGA的多路串口数据快速采集与传输系统设计[J]. 邹德楠,彭月祥. 单片机与嵌入式系统应用. 2018(12)
[6]常用地球物理方法勘探深度研究[J]. 朱卫平,刘诗华,朱宏伟,徐璐平. 地球物理学进展. 2017(06)
[7]高性能Micro SD卡读写器的设计与开发[J]. 李鸿征. 焦作大学学报. 2017(04)
[8]便携式近地表频率域电磁法仪器研究现状与发展趋势[J]. 柳建新,严发宝,苏艳蕊,曹创华. 地球物理学报. 2017(11)
[9]线性稳压稳流电源的工作原理及故障排除[J]. 张建平,强顺义. 电子测试. 2017(15)
[10]地空瞬变电磁法研究进展[J]. 张莹莹,李貅. 地球物理学进展. 2017(04)
博士论文
[1]多场源地空频率域电磁探测方法研究[D]. 周海根.吉林大学 2017
[2]电磁探测特种电源技术的研究[D]. 付志红.重庆大学 2007
硕士论文
[1]基于压缩感知的跳频信号分析与实现[D]. 王思勉.西安电子科技大学 2018
[2]低损耗开关电源的设计[D]. 赵文群.青岛大学 2018
[3]半航空瞬变电磁接收机研制[D]. 张良.成都理工大学 2017
[4]半航空时间域瞬变电磁接收系统设计[D]. 苏发.吉林大学 2016
[5]空—地无人机瞬变电磁数据采集技术研究[D]. 张晓宇.煤炭科学研究总院 2016
[6]半航空电磁一维正反演研究[D]. 许洋.成都理工大学 2014
[7]半航空电磁勘查系统数据采集关键技术研究[D]. 吴寿勇.成都理工大学 2014
本文编号：3694820
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