基于嵌入式技术的高精度智能化瞬变电磁接收系统的研究
发布时间：2022-01-19 15:25
近几十年来,瞬变电磁技术广泛应用于金属矿产、石油资源、地下水、地热环境及工程勘查中。电子学、计算机学及通信科学的发展,使得瞬变电磁法仪器正在向数字化、高精度、高灵敏度、高智能化、网络化方向发展。国内瞬变电磁仪器,普遍存在一定的缺陷,目前需要解决稳定性、接收端同步、数据采集精度较低、数据处理能力不强、系统功耗较大等问题。为了解决这众多的缺陷,瞬变电磁接收系统中需引入最新的嵌入式技术以提高其整体性能。论文的主要内容包括以下几个部分:1、瞬变电磁法的基本理论分析2、系统的硬件电路设计,包括ARM9核心控制电路和外围相关辅助电路;3、系统的软件设计,包括Linux驱动和应用程序、CPLD程序、LabView程序以及PC数据处理程序等;4、仪器的室内和野外试验,对仪器性能进行分析。系统的硬件电路设计包括AT91RM9200 ARM9核心控制电路设计、电源转换模块设计、AD板模拟电路设计、AD板数字隔离电路设计、AD板ADC转换电路设计、AD板自检信号产生电路、CPLD时序控制电路设计、高精度时钟电路设计等。系统的软件设计包括Linux驱动程序和应用程序的编写、CPLD时序控制程序的编写、LabV...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１国外部分瞬变电磁仪器??
技术支持生产了?ＭＳＤ２１，??ＢＹＦ５ＭＳＤ１探测系统；吉林大学仪器科学与电气工程学院研制出ＡＴＥＭ－ＩＩ型瞬??变电磁仪；重庆奔腾数控技术研宄所研制的ＷＴＥＭ瞬变电磁仪；中国地质大学??（武汉）研制了加强型深部资源勘查型瞬变电磁仪ＣＵＧＴＥＭ－４型和ＣＵＧＴＥＭ－ＧＫ１??型瞬变电磁仪；北京矿产地质研究所也研制了?ＴＥＭＳ２３Ｓ瞬变电磁探测系统（王??玉杰，２０１３）。图２为国内部分瞬变电磁仪器：??中国地质大学加强型深部资源勘查型瞬变电磁仪?吉林大学ＡＴＥＭ－Ｎ瞬变电磁仪??图１－２国内部分瞬变电磁仪器??表１－１所示为国内外几种应用较广瞬变电磁接收机性能分析（吕国印，２００７）。??从目前国内外瞬变电磁仪器发展趋势看，瞬变电磁仪器正朝着高集成、大动??态范围、高精度、数据处理与成图自动化和资料解释智能化的方向发展。目前国??内所研发的瞬变电磁仪器普遍存在稳定性差，因数据采集精度低影响晚期道数据??的可靠性从而使探测深度减小，与发射系统的同步精度低，以及仪器的智能化程??度低，数据实时处理能力差，高功耗等等问题。因此，为了提高现有瞬变电磁仪??的技术性能，需引入现代嵌入式技术及高性能电子元器件开发高精度、智能化的??新型瞬变电磁仪。??２??
瞬变电磁探测原理：发射线圈中通以阶跃电流ｉ?，当电流ｉ突然下降到零时，??根据电磁感应理论，发射线圈中电流突变必将在其周围产生一次脉冲磁场，一次??磁场在周围传播过程中，如遇到地下良导电的地质体，将在其内部激发产生感应??电流；由于二次电流随时间变化，在地质体周围又产生新的二次常山于良导电??地质体内感应电流的损耗，二次磁场大致按指数规律随时间衰减，形成瞬变磁场，??二次磁场主要来源于良导电地质体的感应电流，因此二次磁场中包含着与地质体??有关的地电信息。瞬变电磁法的具体工作原理如图１－３所示（陈文斌，２０１０）。??接收线？??〇?一／??图１－３瞬变电磁法工作原理示意图??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]瞬变电磁“烟圈”反演实现[J]. 彭仲秋,段新力,毕武,黄显义,袁小龙,李永华. 物探化探计算技术. 2012(05)
[2]一种高性能瞬变电磁接收机的研制[J]. 陈忠仁,陈芳靖,王惠. 工矿自动化. 2008(03)
[3]高精度两次采样AD转换[J]. 马艳玲,赵战民,李明亮. 微计算机信息. 2008(14)
[4]24位高性能模数转换器ADS1274/ADS1278及其应用[J]. 王怀秀,朱国维. 国外电子元器件. 2008(05)
[5]瞬变电磁法的现状与发展趋势[J]. 吕国印. 物探化探计算技术. 2007(S1)
[6]基于ARM9的次声采集与网络传输系统设计[J]. 夏雅琴,孙学波,刘程艳,陈维升. 北京工业大学学报. 2007(09)
[7]超长周期大地电磁数据采集系统的设计与实现[J]. 屈栓柱,邓明,陈凯,金胜,闫晋锋. 电测与仪表. 2007(05)
[8]瞬变电磁测深在铝土矿勘查中的应用[J]. 张林. 地质与勘探. 2007(02)
[9]高速、大动态范围瞬变电磁接收机的研制[J]. 王忠,黄跃,林君,吕国印,冯晓兰. 仪器仪表学报. 2006(04)
[10]瞬变电磁法在地下水勘查中的应用综述[J]. 张保祥,刘春华. 地球物理学进展. 2004(03)
博士论文
[1]浅层高分辨率全程瞬变电磁系统中全程二次场提取技术研究[D]. 嵇艳鞠.吉林大学 2004
硕士论文
[1]基于LabVIEW的瞬变电磁接收系统研究[D]. 王玉杰.吉林大学 2013
[2]嵌入式Linux设备驱动程序设计与实现[D]. 张雷.西南交通大学 2011
[3]分布式瞬变电磁接收机的研制[D]. 张迅.吉林大学 2010
[4]瞬变电磁信号采集技术研究[D]. 陈文斌.重庆大学 2010
[5]便携式瞬变电磁接收机的研制[D]. 李保凯.中国地质大学（北京） 2010
[6]浅层地面拖曳式TEM接收系统研究[D]. 林灿宇.吉林大学 2009
[7]瞬变电磁接收系统的研究[D]. 陈曙东.吉林大学 2009
[8]基于ARM的手持式振动数据采集系统研究[D]. 唐斌.华北电力大学（北京） 2009
[9]嵌入式ARM9200与MCP2510的通信研究[D]. 张静.太原科技大学 2008
[10]浅层瞬变电磁信号采集与处理技术研究[D]. 马静.重庆大学 2008
本文编号：3597100
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１国外部分瞬变电磁仪器??
技术支持生产了?ＭＳＤ２１，??ＢＹＦ５ＭＳＤ１探测系统；吉林大学仪器科学与电气工程学院研制出ＡＴＥＭ－ＩＩ型瞬??变电磁仪；重庆奔腾数控技术研宄所研制的ＷＴＥＭ瞬变电磁仪；中国地质大学??（武汉）研制了加强型深部资源勘查型瞬变电磁仪ＣＵＧＴＥＭ－４型和ＣＵＧＴＥＭ－ＧＫ１??型瞬变电磁仪；北京矿产地质研究所也研制了?ＴＥＭＳ２３Ｓ瞬变电磁探测系统（王??玉杰，２０１３）。图２为国内部分瞬变电磁仪器：??中国地质大学加强型深部资源勘查型瞬变电磁仪?吉林大学ＡＴＥＭ－Ｎ瞬变电磁仪??图１－２国内部分瞬变电磁仪器??表１－１所示为国内外几种应用较广瞬变电磁接收机性能分析（吕国印，２００７）。??从目前国内外瞬变电磁仪器发展趋势看，瞬变电磁仪器正朝着高集成、大动??态范围、高精度、数据处理与成图自动化和资料解释智能化的方向发展。目前国??内所研发的瞬变电磁仪器普遍存在稳定性差，因数据采集精度低影响晚期道数据??的可靠性从而使探测深度减小，与发射系统的同步精度低，以及仪器的智能化程??度低，数据实时处理能力差，高功耗等等问题。因此，为了提高现有瞬变电磁仪??的技术性能，需引入现代嵌入式技术及高性能电子元器件开发高精度、智能化的??新型瞬变电磁仪。??２??
瞬变电磁探测原理：发射线圈中通以阶跃电流ｉ?，当电流ｉ突然下降到零时，??根据电磁感应理论，发射线圈中电流突变必将在其周围产生一次脉冲磁场，一次??磁场在周围传播过程中，如遇到地下良导电的地质体，将在其内部激发产生感应??电流；由于二次电流随时间变化，在地质体周围又产生新的二次常山于良导电??地质体内感应电流的损耗，二次磁场大致按指数规律随时间衰减，形成瞬变磁场，??二次磁场主要来源于良导电地质体的感应电流，因此二次磁场中包含着与地质体??有关的地电信息。瞬变电磁法的具体工作原理如图１－３所示（陈文斌，２０１０）。??接收线？??〇?一／??图１－３瞬变电磁法工作原理示意图??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]瞬变电磁“烟圈”反演实现[J]. 彭仲秋,段新力,毕武,黄显义,袁小龙,李永华. 物探化探计算技术. 2012(05)
[2]一种高性能瞬变电磁接收机的研制[J]. 陈忠仁,陈芳靖,王惠. 工矿自动化. 2008(03)
[3]高精度两次采样AD转换[J]. 马艳玲,赵战民,李明亮. 微计算机信息. 2008(14)
[4]24位高性能模数转换器ADS1274/ADS1278及其应用[J]. 王怀秀,朱国维. 国外电子元器件. 2008(05)
[5]瞬变电磁法的现状与发展趋势[J]. 吕国印. 物探化探计算技术. 2007(S1)
[6]基于ARM9的次声采集与网络传输系统设计[J]. 夏雅琴,孙学波,刘程艳,陈维升. 北京工业大学学报. 2007(09)
[7]超长周期大地电磁数据采集系统的设计与实现[J]. 屈栓柱,邓明,陈凯,金胜,闫晋锋. 电测与仪表. 2007(05)
[8]瞬变电磁测深在铝土矿勘查中的应用[J]. 张林. 地质与勘探. 2007(02)
[9]高速、大动态范围瞬变电磁接收机的研制[J]. 王忠,黄跃,林君,吕国印,冯晓兰. 仪器仪表学报. 2006(04)
[10]瞬变电磁法在地下水勘查中的应用综述[J]. 张保祥,刘春华. 地球物理学进展. 2004(03)
博士论文
[1]浅层高分辨率全程瞬变电磁系统中全程二次场提取技术研究[D]. 嵇艳鞠.吉林大学 2004
硕士论文
[1]基于LabVIEW的瞬变电磁接收系统研究[D]. 王玉杰.吉林大学 2013
[2]嵌入式Linux设备驱动程序设计与实现[D]. 张雷.西南交通大学 2011
[3]分布式瞬变电磁接收机的研制[D]. 张迅.吉林大学 2010
[4]瞬变电磁信号采集技术研究[D]. 陈文斌.重庆大学 2010
[5]便携式瞬变电磁接收机的研制[D]. 李保凯.中国地质大学（北京） 2010
[6]浅层地面拖曳式TEM接收系统研究[D]. 林灿宇.吉林大学 2009
[7]瞬变电磁接收系统的研究[D]. 陈曙东.吉林大学 2009
[8]基于ARM的手持式振动数据采集系统研究[D]. 唐斌.华北电力大学（北京） 2009
[9]嵌入式ARM9200与MCP2510的通信研究[D]. 张静.太原科技大学 2008
[10]浅层瞬变电磁信号采集与处理技术研究[D]. 马静.重庆大学 2008
本文编号：3597100
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