基于取样积分的瞬变电磁接收机设计-仪器仪表工程专业论文.docx

万方数据 万方数据 Classified Index: TH763 U.D.C: 621.3 Dissertation for the Master Degree in Engineering THE DESIGN OF TRANSIENT ELECTROMAGNETIC RECEIVER BASED ON SAMPLE INTEGRAL METHOD Candidate： Jiang Dapeng Supervisor： Associate Prof. Meng Shengwei Academic Degree Applied for： Master of Engineering Specialty： Instrument Science and Technology Affiliation： Department of Automatic Test and Control Date of Defence： July, 2014 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工程硕士学 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 摘 要 瞬变电磁法，也称时间域电磁法，是利用电磁感应原理对地下地质体分布 情况进行探测的一种方法。通过发射机向地下发射脉冲磁场，称作一次场，并 在发射间隙通过接收机观测由一次场激发产生的二次场响应。二次场中含有丰 富的地下地质体信息，通过对二次场信息的提取处理和分析，就能得到地下地 质体分布情况。该方法由于其效率高，对地形要求小，广泛应用于矿产勘探领 域。 本文旨在设计一种瞬变电磁接收机，使其能有效提取出淹没于噪声之中的 晚期瞬变电磁信号。通过对瞬变电磁信号特点和噪声特征进行研究分析，选择 利用取样积分法这种检测微弱信号的手段对瞬变电磁晚期信号提取，并结合其 他手段进一步降低噪声的影响。本接收机以取样积分电路为核心，设计了基于 取样积分法的瞬变电磁接收机，具有放大倍数可调，4 路积分通道以及 8 种积 分电阻可调等特点。本接收机使用 FPGA 作为控制器，并对控制逻辑编写进行 了说明。使用 USB 接口进行设备与主机之间的通信，并介绍了利用开发套件开 发固件程序和驱动的方法。使用 LABVIEW 平台利用 NI-VISA 函数编写了上位 机，通过其对电路进行控制以及数据接收和保存。 本文最后对所设计的瞬变电磁接收机进行了测试，包括对硬件电路中各个 模块以及上位机软件的测试。对测试结果进行了分析，说明了不同参数选取对 取样积分结果的影响。由测试结果证明，取样积分法对于提取瞬变电磁法晚期 信号是可行有效的。通过理论的学习，硬件电路设计，软件的编写以及对接收 机系统的测试，完成了本接收机设计，实现了预期设计目标。 关键词：瞬变电磁法，取样积分，FPGA，USB，NI-VISA - I - Abstract Transient electromagnetic method, also known as time -domain electromagnetic method, is a method based on electromagnetic induction principle to prospect the distribution of geologic structures in the subsurface. The transmitter transmits pulsed magnet field to the underground which is called the primary field. Meanwhile , the receiver observes the secondary field during the emission gap, which is the response excited by the primary field. The secondary field contains rich information about the geologic structures in the subsurface. Through extraction processing and analysis of the secondary field information, the distribution c an be detected. TEM is widely used in the field of mineral explora tion due to its high efficiency and little requirement on t