多通道同步电磁法测量系统的设计与实现

发布时间：2017-06-22 08:01

  本文关键词：多通道同步电磁法测量系统的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电磁法勘探是地球物理勘探一种重要而有效的方法,在勘查金属矿产、煤田、地下水、地热资源、油气田及研究各类地质构造中具有广泛的应用。而目前,电磁法勘探仪器市场主要由国外的电磁法仪器公司占主导地位,并且价格昂贵,因此设计与实现一套多通道、多分量、高精度、多功能的电磁法测量系统在实际勘探工作中具有重要的意义。本文在查阅大量电磁法仪器发展状况的相关文献基础上,深入研究电磁法测量基本原理及分类,从天然场源和人工场源两个方面论述了不同方法的测量原理、勘探装置和测量参数的特点。综合电磁法测量信号的基本特点和未来电磁法仪器的发展趋势,提出了多通道同步电磁法测量系统的设计指标和系统总体设计方案。系统设计方案主要由数据采集板、FPGA控制电路和上位机三部分组成,并根据该设计方案完成了系统的硬件设计和软件设计。硬件设计部分主要完成了信号调理电路、ADC转换电路和USB通讯接口电路的设计；软件设计部分主要包括两个方面：一方面实现了基于Nios II软核处理器的SOPC系统设计和USB驱动程序的设计和配置,另一方面采用LabVIEW软件设计用户交互界面应用程序并实现了在Surface Pro移动平板电脑上对整个系统的控制操作。在完成系统平台搭建的基础上,本文对系统的硬件电路、系统整体性能和系统野外工作情况进行了测试和分析。最后,根据测试结果,本文提出了未来工作的展望。
【关键词】：电磁法勘探 FPGA Nios Ⅱ LabVIEW
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P631.325
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外电磁法勘探仪研究现状9-11
• 1.2.1 国外研究现状及趋势9-10
• 1.2.2 国内研究现状及趋势10-11
• 1.3 本文研究内容及章节安排11-13
• 1.3.1 研究内容11-12
• 1.3.2 章节安排12-13
• 第二章 电磁法测量基本原理及系统设计方案13-22
• 2.1 天然场源电磁法13-15
• 2.2 人工场源电磁法15-19
• 2.2.1 频率域可控源电磁法15-17
• 2.2.2 时间域电磁法17-19
• 2.3 电磁法传感器19
• 2.4 系统设计19-21
• 2.4.1 系统设计指标分析20
• 2.4.2 系统总体设计方案20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第三章 系统硬件设计22-34
• 3.1 数据采集电路设计22-30
• 3.1.1 仪表放大电路设计22-23
• 3.1.2 低通滤波电路设计23-25
• 3.1.3 单端转差分电路设计25-26
• 3.1.4 模数转换电路设计26-29
• 3.1.5 隔离电路设计29-30
• 3.2 控制电路设计30-31
• 3.3 通讯接口设计31-32
• 3.4 本章小结32-34
• 第四章 系统软件设计34-49
• 4.1 系统软件设计概要34
• 4.2 模数转换模块软件设计34-36
• 4.2.1 寄存器控制程序设计34-35
• 4.2.2 转换结果读取程序设计35-36
• 4.3 USB控制程序设计36-38
• 4.4 基于Nios Ⅱ软核的SOPC设计38-44
• 4.4.1 基于Nios Ⅱ软核的SOPC概念38
• 4.4.2 SOPC设计流程38-39
• 4.4.3 Avalon总线39-40
• 4.4.4 基于Avalon总线的IP模块定制40-41
• 4.4.5 SOPC硬件设计41-42
• 4.4.6 SOPC软件设计42-44
• 4.5 USB固件程序和驱动程序设计44-46
• 4.5.1 USB固件程序44-46
• 4.5.2 USB驱动程序46
• 4.6 上位机应用程序设计46-48
• 4.6.1 应用程序开发环境46-47
• 4.6.2 程序流程控制结构设计47
• 4.6.3 用户界面设计47-48
• 4.7 本章小结48-49
• 第五章 系统性能测试分析49-66
• 5.1 模拟硬件电路测试实验49-51
• 5.2 系统室内测试实验51-63
• 5.2.1 短路噪声测试51-52
• 5.2.2 实际采样率和带宽测试52-53
• 5.2.3 通道间一致性测试53-61
• 5.2.4 系统动态范围测试61-62
• 5.2.5 模拟野外测试62-63
• 5.3 系统野外测试实验63-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-67
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70
• 在学期间发表的论文70

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