基于混频编码的高密度电法测量系统设计

发布时间：2017-08-23 00:10

  本文关键词：基于混频编码的高密度电法测量系统设计

  更多相关文章： 高密度电法测量系统 高斯混频编码 伪随机编码 智能分布式电极

【摘要】：高密度电法勘探系统在现如今的物探领域中发挥着非常重要的作用,传统的高密度电法仪器在测量方法上很大程度限制了自身的应用领域。为了进一步扩大高密度电法仪器的应用领域,仪器本身对来自地下的弱信号抗干扰性差,尤其是在城区周边勘探时,受到城乡居民用电及高压线等设备的严重干扰导致测量效果不好甚至无法正常工作。现有的最新技术是基于2n(n为奇数)m序列伪随机编码的电法混频发射技术,该技术在一次发射中完成了混频发射的目的,且m序列伪随机编码的主频在对数坐标上是等距的,有利于地电勘探。但是伪随机码也有几点不足:首先伪随机编码主频虽然在对数坐标轴上是等距的,但相邻主频间的频率是呈倍数增长,导致高密度电法探测深度点跨度过大,分辨率差;另外,从伪随机编码的频谱可以看出,该编码信号的频带较窄,从某种程度上讲,不利于后期的去噪处理。本文在提供了基于混频编码的高密度电法测量系统的各部分硬件结构以及发射系统的硬件电路设计的基础上,针对上述高密度电法测量系统所存在的不足提出一种高密度电法测量系统发射波形的混频编码方法。该方法具有以下特点:由于产生的混频编码是基于随机高斯白噪声和所需频率信号叠加形成的信号,所以称这种编码为高斯混频编码。该编码信号频带宽,自相关性良好,与其它信号几乎不相关,故有较强的抗干扰能力,有利于后期信号的去噪处理;并且可以根据需要方便灵活地将n根主频设置在较宽的频带范围内,达到混频发射的目的,有利于观测地电体的激电性质,并且能够提高深部探测的分辨率的一种高密度电法测量系统发射波形的自定义混频编码方法,尤其是一种基于随机高斯白噪声的高密度电法测量系统发射波形的自定义混频编码方法。实现了高斯混频编码在高密度电法测量系统中的应用。系统的整体设计主要包括系统整体工作原理、发射系统的硬件设计和接收系统的硬件设计。发射系统部分主要由单片机控制电路、功率变换电路、隔离驱动电路、电流保护电路、浪涌电压吸收电路和接地电阻测量电路组成。其实现了可以发射包括高斯混频编码和伪随机编码在内的任意由1、0、-1三元数字码组成的编码信号。采集系统的硬件主要由信号调理电路,AD7760模拟转换电路、FPGA控制器和USB控制器电路组成。其根据不同设置实现对发射信号的高速采集。
【关键词】：高密度电法测量系统 高斯混频编码 伪随机编码 智能分布式电极
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 高密度电法发展现状11-18
• 1.2.1 国外高密度电法发展现状12-15
• 1.2.2 国内高密度电法发展现状15-18
• 1.3 高密度发射机中目前的先进技术18
• 1.4 本文的主要研究内容及组织结构18-20
• 1.4.1 主要研究内容18-19
• 1.4.2 组织结构19-20
• 第2章 高密度电法测量系统20-30
• 2.1 高密度电法测量系统的基本原理20-21
• 2.2 研制中的ZW-CDMS多功能电法测量系统的基本结构21-29
• 2.2.1 测量系统总体硬件设计21-23
• 2.2.2 测量系统性能指标介绍23-24
• 2.2.3 发射系统硬件设计24-25
• 2.2.4 智能分布式电极转换装置硬件设计25-27
• 2.2.5 采集系统硬件设计27-29
• 2.3 本章小节29-30
• 第3章 高斯混频编码的形成过程及硬件上的实现30-42
• 3.1 高斯混频编码的意义及作用30-31
• 3.2 高斯混频编码的形成过程31-33
• 3.3 高斯混频编码基于matlab的实现33-37
• 3.4 高斯混频编码在高密度电法测量系统硬件上的实现37-41
• 3.5 本章小节41-42
• 第4章实验测试及结果分析42-51
• 4.1 实验目的42
• 4.2 实验准备工作42-43
• 4.3 实验过程43-47
• 4.4 室内电阻实验47-50
• 4.4.1 实验目的47
• 4.4.2 实验准备工作47
• 4.4.3 实验过程47-50
• 4.5 本章小节50-51
• 第5章 全文总结51-53
• 5.1 全文总结51
• 5.2 工作展望51-53
• 参考文献53-58
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果58-59
• 致谢59

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本文编号：721837