直接消除电磁耦合的发送端去耦方法

针对频率域激电应用中的电磁耦合问题,提出了一种矩形波经低通滤波后放大输出并对大地供电的发送端去耦方法;建立了数学物理模型,通过调节低通滤波时间常数进行的仿真实验结果表明,本方法可以显著衰减接收回路耦合尖峰幅值,且时间常数越大耦合尖峰幅值越小,大于10 ms后衰减量增长缓慢.进一步以5 m收发距为例的仿真结果表明,本方法去耦效果良好,对压制频率域激电法应用中的电磁耦效应或设计抗耦激电观测装置均具有指导意义.     

水下金属管线埋深探测仪发送机输出回路特性研究

信号输出回路特性是影响电磁法水下金属管线探测仪探测深度和探测精度的重要因素,本文针对人工源电磁法探测水下金属管线埋伏深度的问题,建立了电磁信号发送机输出回路的物理模型,推导了信号输出回路基本特性的数学表达式,计算了不同长度金属管线输出回路的截止频率,并对不同激励信号下输出回路的响应进行了计算机仿真,为人工源电磁法水下金属管线埋深探测的方法选择、发送机设计与开发、输出回路布设提供依据.     

基于逆重复m序列信号的岩矿石电性参数采集方法研究

归纳总结了岩矿石电性参数实验过程中激励场源性质与实验装置类型,提出基于伪随机逆重复m序列信号为激励场源的实验方案,进而设计了新的观测装置.发送机产生的伪随机信号序列采用恒流源形式输出,频带宽度为1.0×10-3～1.0×104 Hz;接收机采用FGPA+ARM架构进行数据记录,在对比变频法、2n 伪随机序列与逆重复m序...     

基于STM32和LabVIEW的双频激电信号采集系统设计

本文将LabVIEW与基于32位ARM单片机的数据采集电路结合,研究实现了一种高精度、多功能的双频激电信号采集系统.激电信号被采集系统接收后,经信号调理进入模数转换电路转换为数字信号,由USB接口送入基于LabVIEW软件平台的上位机中.上位机对该信号进行滤波选频、幅值测量、频谱分析、幅频率计算等处理,得到目标参数,同时还具有绘图、保存、查看等功能.本文就双频激电信号采集进行了阻容网络模拟实验,先用公式计算出理论视幅频率值,然后搭建电路进行实测.实验结果表明,该采集系统对双频激电信号采集的视幅频率测量误差小、精度高,具有良好的测量效果.     

检测双频激电仪性能的一种简易RC网络

双频激电仪的误差大小将直接影响测量精度,从而影响到对地质异常的正确判断,因此,设计一种简易可靠的测试网络,对仪器性能进行检测、校验、判定,具有实际意义。作者在实验室用这种RC网络模拟了激电效应,用以考察双频激电仪的一些性能指标及其反映激电异常的能力,取得了令人满意的效果。     

生产矿山岩溶灾害勘查中的综合物探应用研究

地下岩溶是常见的地质灾害之一,它对矿山的生产安全、周边房屋建筑和交通设施造成极大的危害;预先确定岩溶的埋深及空间分布规律,可为岩溶灾害治理提供科学依据.本文以正在生产中的某石灰石露天开采矿山为研究对象,研究地球物理方法在强噪声环境、地形起伏及切割强烈条件下的应用效果.本文采用高密度电阻率法、瞬变电磁法和天然电场选频法等方法开展地下岩溶的探测研究,勘探深度为100 m.依据现场情况和目的要求共敷设物探剖面28条,累计总长18.875 km;结合以往钻探成果,从已知到未知,对物探资料开展综合解译,共推断岩溶发育位置167处,进一步结合现场水文地质调查情况,圈定出工作区内岩溶发育集中区;最终,利用验证钻孔的成果证明物探解译成果的可靠性.实践应用表明,高密度电阻率法受到生产矿山环境与地形切割的影响较大,瞬变电磁法在使用等值反磁通瞬变电磁法采集系统的情况下,它与天然电场选频法都受环境与地形的影响较小;高密度电阻率法和瞬变电磁法可较好地确定覆盖层厚度、划分基岩面的起伏;瞬变电磁法成果对地下岩溶的反映比较清晰,可依据其局部低电阻率异常来判定岩溶的大致埋深及相对大小;天然电场选频法剖面曲线的低电位异常可以准确指明低阻岩溶发育的水平中心位置,对钻孔平面位置的布设有很好的指导作用.     

天然电场选频法的响应特性分析与应用

静态效应是频率域电磁法应用中不可避免的一种物理现象,通常通过校正方法进行压制或消除。本文提出一种直接利用天然电磁法的静态效应进行浅部电性异常体勘探的新思路,利用天然电场选频法(FSM)能够测量天然交变电磁场在地表所产生的几个不同频率的水平电场分量来研究地下介质的电性变化。首先采用二维有限单元法对FSM开展正演模拟,模拟结果表明：当近地表存在低阻异常体时,地表沿测线方向的水平电场分量曲线与FSM实测曲线形态相同,在低阻体的上方出现十分明显的低电位异常;当计算的频率点增多时,电场分量剖面曲线及其拟断面图会出现静态偏移现象,发现FSM异常实质上主要是静态效应所致。FSM实践应用成果及钻井验证结果表明,当有地下水存在时,FSM实测的剖面曲线及拟断面图会出现明显的静态效应现象,且与CSAMT的勘探成果一致。通过理论与实践可知,直接利用天然电磁场的电场分量开展浅部电性异常体的勘探具有可行性,今后也可利用频率域电磁法的静态效应现象开展浅层地质勘探。     

频率域激电信号采集平台研究

为提高传统频率域激电信号接收机的通用性,设计了一种可采集和处理变频信号、双频信号和伪随机多频信号等多种频率域激电信号的采集平台。该平台以STM32微控制器为核心设计硬件电路,实现低通滤波、程控放大、模数转换以及数据通信等功能;在LabVIEW中设计上位机,进行参数设置、数字滤波、频谱分析、幅值测量、求值计算等处理,得到幅频率等目标参数,并具有波形显示与回放、数据存储与查看等功能;设计了阻容网络模拟实验,3种激电法幅频率实测值与理论值绝对误差均小于0.5%。实验表明,平台能够灵活选取不同方法进行采集和处理,测量精度较高,在资源勘查以及煤矿水害探测等方面具有良好的应用前景。      

基于逆重复m序列的岩矿石标本电性参数测量方法研究

岩矿石标本电性参数实验中,常使用一个或者多个频率激励的变频法测量电阻率,存在观测效率低、可用信息少、抗干扰能力弱等实际问题.本文将变频法改进为伪随机电流信号法进行观测,提出激励场源使用逆重复m序列伪随机电流信号的观测方法,推导出抑制工频干扰的参数选取条件,进而针对岩矿石标本电性参数实验中激励场源的特殊要求,详细分析了观测系统中信号产生与接收面临的问题,并给出了解决方法:采用高驱动能力设计及阻抗匹配技术解决岩矿石标本电阻率分布跨度大(n×10ⁿ×10⁶Ωm)导致的发送端驱动能力不足以及接收端阻抗不匹配等问题;采用系统频率响应校正技术修正系统存在的观测误差;采用高频微弱信号产生与拾取的相关技术,保证电流密度处于岩矿石标本的线性响应区间,避免非线性效应,实现宽频率分布范围观测(10-3~10⁴kHz).采用所研发的可编码、高精度、小电流(10^-6A)、连续可调输出的精密电流源,使用阻容模型进行实验测试,结果表明:(1)该方法可在10^-3~10⁴Hz频带内产生90个有效测量频点,可满足频带宽、频点密、压制工频干扰的观测要求;(2)实验中恒流源输出稳定,不同负载下直流输出稳定性误差小于0.5%,精度满足实验中对输出电流的要求;(3)标定后测量误差小于0.5%,系统具有较高的观测精度与抗干扰能力;(4)与变频法相比观测效率提高2.3倍.通过该方法开发的观测装置可有效提高工作效率和抗干扰能力,提高观测数据的准确性,适用于各种类型岩矿石标本电性参数观测工作.