專利名稱：基于擴(kuò)頻編碼技術(shù)的地面電磁勘探方法及其探測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地球物理勘探新方法，特別涉及一種擴(kuò)頻編碼技術(shù)的地面電磁勘探方法及探測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
頻率域電磁法勘探為地球物理勘探的重要手段。頻率域電磁法的原理是根據(jù)電磁信號(hào)在地下的穿透深度與地下介質(zhì)的導(dǎo)電性質(zhì)以及所用電磁波的頻率有密切的關(guān)系。當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)的電導(dǎo)率不變時(shí)，低頻的電磁波穿透的更深，了解到地下信息更多，高頻則相反。頻率域電法在尋找地下金屬礦藏、地質(zhì)災(zāi)害探測(cè)、水資源分布、煤炭、油氣等資源勘查方面都有著十分廣泛的應(yīng)用。目前比較常用的頻率域電法主要有變頻法、奇次諧波法、雙頻電流法、可控源音頻大地電磁法(CSAMT)、a11序列偽隨機(jī)法等。傳統(tǒng)的變頻激電法需要逐次改變頻率,一個(gè)一個(gè)頻率的供電和測(cè)量，所供電流的波形很難保持完全不變，接收時(shí)所受的干擾程度也不同，精度和效率低；奇次諧波法比起變頻法有所進(jìn)步，能夠一次供電進(jìn)行多個(gè)頻率諧波的測(cè)量，然而奇次諧波法諧波強(qiáng)度隨諧波次數(shù)成反比衰減，且諧波頻率分布不均勻；雙頻激電法將兩種頻率的電流合成，同時(shí)供入地下，一次性同時(shí)接收兩種頻率的信號(hào)，其成功克服了變頻激電的不足，與奇次諧波法相比，它的兩個(gè)頻率成分強(qiáng)度完全相等。但對(duì)于需要提取多個(gè)頻率地電信息的頻譜激電和電磁法來(lái)說(shuō)，仍然難以一次獲得較為完整的激電頻譜；可控源音頻大地電磁法克服了大地電磁(MT)法場(chǎng)源隨機(jī)性的缺點(diǎn)，但其沿用MT法卡尼亞公式要求在“遠(yuǎn)區(qū)”進(jìn)行測(cè)量，達(dá)不到遠(yuǎn)區(qū)公式不成立。a11序列偽隨機(jī)法實(shí)現(xiàn)了工作效率高、觀測(cè)精度高、儀器輕便、觀測(cè)參數(shù)豐富等優(yōu)點(diǎn)。a11序列偽隨機(jī)信號(hào)電法是根據(jù)偽隨機(jī)信號(hào)編碼的數(shù)學(xué)原理，用_1，0和I三個(gè)碼元分別表示電流1=_1，0，I，將n個(gè)不同頻率的電流，組合為含有n個(gè)主要頻率成分的合成電流，同時(shí)供入地下。一次觀測(cè)可以從地下提取n個(gè)不同頻率的響應(yīng)。這種方法由于探測(cè)信號(hào)含有多個(gè)頻率成分，可同時(shí)測(cè)量，一定程度上提高了工作效率。以2n偽隨機(jī)信號(hào)為例，其場(chǎng)源電流中含有的主頻率按2n步進(jìn)，主頻率的個(gè)數(shù)為3、5、7-157…等。根據(jù)頻率測(cè)深的原理，探測(cè)信號(hào)頻率的不連續(xù)性會(huì)造成地質(zhì)探測(cè)深度的不連續(xù)，分辨率較低，進(jìn)而影響地質(zhì)探測(cè)的效果；另外，當(dāng)外界信號(hào)與探測(cè)信號(hào)中某一頻率重合或接近時(shí)，極易影響整個(gè)波形的探測(cè)結(jié)果。為此，在采用這種方法進(jìn)行探測(cè)時(shí)，人們不得不加大探測(cè)發(fā)送機(jī)功率，以提高接收信號(hào)的信噪比。但功率的加大造成其體積和重量的成倍的增長(zhǎng)，不利于野外和山區(qū)的勘測(cè)。對(duì)于頻率域電法而言，我們關(guān)注的是大地對(duì)供電波形的響應(yīng)，理想頻率域場(chǎng)源信號(hào)應(yīng)該具有頻率范圍寬、豐富的頻譜信息、頻譜精細(xì)化程度高、主頻能量分布均勻、信噪比聞等特點(diǎn)。就發(fā)送而言，目前的人工場(chǎng)源電磁探測(cè)方法發(fā)展的主要瓶頸為發(fā)送序列和發(fā)送功率兩方面，主要表現(xiàn)在發(fā)送序列的單一化和能量分布不均。已有的電磁探測(cè)法存在著發(fā)送序列復(fù)雜度和頻譜細(xì)化程度較低，信號(hào)功率譜密度低于噪聲功率譜密度、頻譜密度與主頻能量矛盾等問(wèn)題，制約著電磁探測(cè)法的發(fā)展，使得單次觀測(cè)探測(cè)效率低，信噪比的提高依賴于系統(tǒng)能量的提高；就信號(hào)檢測(cè)方法而言，目前的電磁測(cè)探方法為了提高信噪比，均采用了多次疊加的觀測(cè)方法，抗干擾能力低，需要多次重復(fù)測(cè)量來(lái)獲得可靠信號(hào)。隨著對(duì)勘探深度和縱向分辨率要求的提高，以及現(xiàn)代社會(huì)人文干擾日益加劇，對(duì)電磁勘探檢測(cè)方法也提出了更高的要求。英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)Hobbs等人提出了用偽隨機(jī)編碼代替階躍電流，國(guó)內(nèi)學(xué)者也有關(guān)于m序列及逆重復(fù)m序列偽隨機(jī)電磁法的研究。但此處提到的m序列及逆重復(fù)m序列電磁法所使用的序列復(fù)雜度不夠，頻譜均是在頻帶內(nèi)等間距分布，其偽隨機(jī)譜線的疏密對(duì)辨識(shí)準(zhǔn)確度影響很大，所使用的偽碼序列的限制使得信號(hào)功率譜密度低于噪聲功率譜密度；且對(duì)于m序列和逆m序列，半周期數(shù)T的選取對(duì)相關(guān)辨識(shí)算法精度影響很大，T和信號(hào)幅度I越大，誤差越小，T越大，譜線越密，但T太大，信號(hào)頻帶變寬，主頻能量變小，各種突變干擾對(duì)辨識(shí)脈沖響應(yīng)的不良影響也越大，欲提高系統(tǒng)的信噪比，就需要加大系統(tǒng)功率。即所提出的方法，由于受到擴(kuò)展信號(hào)頻譜的限制，仍然在走增加信號(hào)功率，減少噪聲，提高信噪比的路。就信號(hào)檢測(cè)方法而言，目前的電磁測(cè)探方法為了提高信噪比，均采用了多次疊加的觀測(cè)方法，抗干擾能力低，需要很多次重復(fù)測(cè)量來(lái)獲得可靠信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有方法的不足，本發(fā)明提出一種擴(kuò)頻編碼技術(shù)的地面電磁勘探方法及其探測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明采用的編碼序列頻率范圍寬、頻譜信息豐富、頻譜精細(xì)化程度高、主頻能量分布均勻，可克服發(fā)送序列的單一化和能量分布不均，單次觀測(cè)探測(cè)效率低，信噪比的提高依賴于系統(tǒng)能量的提高等問(wèn)題。本發(fā)明同步記錄發(fā)送的電流信號(hào)和接收機(jī)所在位置的地電響應(yīng)信息，采用相關(guān)辨識(shí)計(jì)算，無(wú)用信號(hào)的干擾碼序列不起作用。這樣總能避開(kāi)噪聲干擾，提聞探測(cè)的分辨率、抗多頻干擾能力，提聞探測(cè)效率。本發(fā)明通過(guò)發(fā)送電極向地下供入以擴(kuò)頻編碼序列跳變的電流信號(hào)作為人工激勵(lì)源，接收機(jī)接收電磁場(chǎng)響應(yīng)信息，同時(shí)配合GPS同步技術(shù)記錄發(fā)送的電流信號(hào)和接收機(jī)所在位置的地電響應(yīng)信息，經(jīng)過(guò)相關(guān)辨識(shí)方法，得到大地的頻譜響應(yīng)，計(jì)算出視電阻率、視極化率、視復(fù)電阻率等地球物理信息。本發(fā)明為地面電磁探測(cè)的精細(xì)化、高分辨率測(cè)深提供新的思路，同時(shí)拓寬了擴(kuò)頻技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著新方法的不斷進(jìn)步和完善，預(yù)測(cè)本發(fā)明將在資源探測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。本發(fā)明方法的步驟如下(I)發(fā)送機(jī)通過(guò)發(fā)送電極向地下供入以擴(kuò)頻編碼序列跳變的電流信號(hào)作為人工激勵(lì)源，同時(shí)記錄發(fā)送電流信號(hào)的頻率、幅度、相位等相關(guān)信息參數(shù)；(2)在距離人工激勵(lì)場(chǎng)源數(shù)米到數(shù)十公里范圍內(nèi)接收電極處和場(chǎng)源附近的電磁場(chǎng)響應(yīng)信息；(3)發(fā)送信號(hào)的采集與接收信號(hào)的采集嚴(yán)格同步，同步方式采用GPS同步來(lái)實(shí)現(xiàn)；(4)利用相關(guān)算法，將接收端接收到的信號(hào)與發(fā)送序列做相關(guān)運(yùn)算，去除不相關(guān)噪聲，可提取大地系統(tǒng)沖激響應(yīng)；(5)大地系統(tǒng)沖激響應(yīng)為地電阻率、收發(fā)距及頻率或時(shí)間的函數(shù)，可求得相關(guān)地球物理信息。應(yīng)用本發(fā)明方法的勘探系統(tǒng)主要包括發(fā)送機(jī)與接收機(jī)。所述的發(fā)送機(jī)用于發(fā)送擴(kuò)頻編碼信號(hào)。所述的發(fā)送機(jī)包括供電電源、快熔、升壓電路、整流濾波、主控單元FPGA，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列、隔離驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元、逆變單元、電壓電流檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、輸入控制模塊、顯示存儲(chǔ)模塊、GPS同步模塊以及隔離電源組；所述的主控單元FPGA包括編碼序列頻率-波形合成單元、數(shù)據(jù)采集單元、USB接口程序；發(fā)送機(jī)的連接方式為供電電源的輸出端連接快熔后輸入給升壓電路，升壓電路輸出作為整流濾波單元的輸入，整流濾波單元的輸出電壓輸入給逆變單元；主控單元FPGA的編碼序列頻率一波形合成單元輸出跳頻編碼序列，輸入給隔離驅(qū)動(dòng)電路，隔離驅(qū)動(dòng)電路的輸出為逆變單元開(kāi)關(guān)管的輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，主控單元FPGA與控制保護(hù)單元相連，保護(hù)單元與逆變單元相連接，用于對(duì)逆變單元進(jìn)行保護(hù)；逆變單元與電壓電流檢測(cè)單元相連接，電壓電流檢測(cè)的輸出作為A/D轉(zhuǎn)換的輸入，而后輸出給主控單元FPGA的信號(hào)同步采集；信號(hào)同步采 集單元采集到的信號(hào)通過(guò)USB接口程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和存儲(chǔ)，主控單元FPGA與顯示存儲(chǔ)單元相連接；輸入控制端的輸出信號(hào)輸入給主控單元FPGA，主控單元FPGA通過(guò)解讀控制信號(hào)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)同步時(shí)間和輸出波形的設(shè)定；GPS同步單元與主控單元雙向連接，用于進(jìn)行同步時(shí)間信息的提取和處理。本發(fā)明中采用的信號(hào)為發(fā)送頻率為O. OOlHz 65535Hz之間按編碼圖案變化，發(fā)送波形為單極性或雙極性的正弦波或方波。發(fā)送頻率范圍和波形形式可預(yù)先設(shè)定。所述的接收機(jī)包括阻抗匹配電路、陷波電路、高低通濾波電路、信號(hào)放大電路，A/D轉(zhuǎn)換、高速信號(hào)采集、大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、GPS同步單元及人機(jī)界面；接收機(jī)通過(guò)接收電極接收包含地電信息的響應(yīng)信號(hào)，電極送來(lái)的信號(hào)通過(guò)阻抗匹配電路進(jìn)行阻抗變化，然后通過(guò)陷波電路，陷波電路的輸入端與阻抗匹配電路的輸出端相連，陷波電路的輸出端與高低通濾波電路的輸入端相連，高低通濾波電路的輸出端與信號(hào)放大電路的輸入端相連，信號(hào)放大電路的輸出端再將信號(hào)傳遞給A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集的輸出通過(guò)基于FPGA的USB接口程序輸送給存儲(chǔ)單元；接收到信號(hào)的傳遞順序?yàn)橛勺杩蛊ヅ潆娐分料莶娐分粮叩屯V波電路、信號(hào)放大電路至A/D轉(zhuǎn)換采集電路至存儲(chǔ)電路。本發(fā)明采用的發(fā)送信號(hào)為跳頻編碼序列波形電流，跳頻編碼序列波形電流的跳頻編碼載波頻率按照某種跳頻圖案?jìng)坞S機(jī)序列在O. OOlHf65535Hz范圍內(nèi)跳變。跳頻圖案由偽隨機(jī)碼控制，使載頻的跳變具有均勻分布的性質(zhì)。這樣發(fā)送電流既有隨機(jī)波形電流的特征，又能重復(fù)產(chǎn)生。跳頻編碼發(fā)送信號(hào)功率譜密度高于噪聲功率譜密度；頻率跳變量使得各子頻率相互不重疊，保持了較高的頻帶利用率；同時(shí)跳頻編碼的發(fā)送方式?jīng)Q定其具有能量比較集中的優(yōu)點(diǎn)。均符合一個(gè)最優(yōu)電磁探測(cè)發(fā)送序列的要求。本發(fā)明所述的發(fā)送序列由編碼序列發(fā)生器和直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，即DDS配合實(shí)現(xiàn)。跳頻編碼序列波形產(chǎn)生過(guò)程為由線性反饋移位寄存器產(chǎn)生控制字，輸出的控制字經(jīng)過(guò)控制字調(diào)整模塊轉(zhuǎn)化為DDS的頻率控制字，經(jīng)過(guò)相位累加器相位累加后作為一個(gè)查表地址輸送給地址調(diào)整模塊，地址調(diào)整模塊根據(jù)輸出波形選擇信號(hào)，調(diào)整地址值對(duì)應(yīng)于波形存儲(chǔ)器(ROM)中不同波形的存儲(chǔ)區(qū)域，最后根據(jù)查表的地址值輸出所需數(shù)字波形。由編碼序列發(fā)生器和直接數(shù)字頻率合成技術(shù)配合實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的gold序列和其他跳頻序列。發(fā)送序列的產(chǎn)生由線性反饋移位寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)，線性反饋移位寄存器是目前FPGA常用的一種實(shí)現(xiàn)偽隨機(jī)序列的方法，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、而且所產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列具有周期長(zhǎng)、隨機(jī)性好的特點(diǎn)。線性反饋移位寄存器的輸出序列具有周期性。定義所述的η級(jí)線性反饋移位寄存器模塊的生成多項(xiàng)式為
權(quán)利要求
1.一種基于擴(kuò)頻編碼技術(shù)的地面電磁勘探方法，其特征在于，所述的方法是通過(guò)發(fā)送電極向地下供入跳頻編碼序列波形電流信號(hào)作為人工激勵(lì)源，同時(shí)同步記錄發(fā)送的電流信號(hào)和接收機(jī)所在位置的地電響應(yīng)信息，經(jīng)過(guò)相關(guān)辨識(shí)方法，得到大地的頻譜響應(yīng)，計(jì)算地球物理信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于擴(kuò)頻編碼技術(shù)的地面電磁勘探方法，其特征在于，所述跳頻編碼序列波形電流信號(hào)為隨跳頻圖案跳變的編碼信號(hào)，為單極性或雙極性的正弦波或方波信號(hào)；所述信號(hào)頻譜分布無(wú)限接近白噪聲頻譜特性；所述電流波形信號(hào)的編碼序列頻率覆蓋整個(gè)頻率段。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于擴(kuò)頻編碼技術(shù)的地面電磁勘探方法，其特征在于，所發(fā)送的電流波形編碼序列信號(hào)包括由m序列通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)合成的2n+l個(gè)Gold序列，其中m序列為由n級(jí)線性反饋移位寄存器產(chǎn)生的最長(zhǎng)序列；線性反饋移位寄存器的輸出序列具有周期性；定義所述的n級(jí)線性反饋移位寄存器模塊的生成多項(xiàng)式為n/HO = Zy1 = Snx" +Sn-Ix^i + Sn-2X^2 +--- + ElX2 + +gfl 式中，P (X)為關(guān)于變量X的多項(xiàng)式；gi (i=0, I,…，n)取二進(jìn)制的0或I,而gi=l表示在產(chǎn)生的序列中被連接參與反饋，gi=0表示被斷開(kāi)不參與反饋講為線性反饋移位寄存器的級(jí)數(shù)；線性反饋移位寄存器的輸出序列長(zhǎng)度N和線性反饋移位寄存器的級(jí)數(shù)n的關(guān)系為N=2n-l，n為大于0的整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于擴(kuò)頻編碼技術(shù)的地面電磁勘探方法，其特征在于所述編碼序列單極性、雙極性的正弦波和方波電流的最低頻率為0. 001Hz，最高頻率為65535Hz,發(fā)送頻率為0. OOlHz飛5535Hz之間按編碼圖案變化，且發(fā)送頻率范圍可預(yù)先設(shè)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于擴(kuò)頻編碼技術(shù)的地面電磁勘探方法，其特征在于在所述的勘探過(guò)程中，實(shí)時(shí)同步記錄發(fā)送的電流信號(hào)和接收機(jī)所在位置的地電響應(yīng)信息，實(shí)時(shí)同步記錄的發(fā)送電流信號(hào)用于相關(guān)辨識(shí)算法，以求解大地電阻率信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于擴(kuò)頻編碼技術(shù)的地面電磁勘探方法，其特征在于所述勘探系統(tǒng)發(fā)送機(jī)產(chǎn)生的跳頻編碼序列電流信號(hào)通過(guò)發(fā)送電極供入地下，接收機(jī)在接收端接收經(jīng)大地響應(yīng)后攜帶地電信息的信號(hào)，同時(shí)對(duì)發(fā)送的電流信號(hào)和接收機(jī)所在位置記錄的地電響應(yīng)信息進(jìn)行GPS同步采集和存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)相關(guān)辨識(shí)方法，對(duì)接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性運(yùn)算，收發(fā)距為r處記錄的地電磁系統(tǒng)響應(yīng)u(r, t) u(r, t) =y (r, t)+n(r, t)=gr(t)*ge(r, t) *f (t) +n (r, t) 式中，gjt)是接收系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，ge(t)是未知的大地系統(tǒng)沖激響應(yīng)，n(r, t)是不相關(guān)噪聲，f(t)是場(chǎng)源擴(kuò)頻編碼調(diào)制后的編碼序列；若得到大地系統(tǒng)的沖激響應(yīng)，首先要已知接收系統(tǒng)沖激響應(yīng)gjt);接收系統(tǒng)沖激響應(yīng)通過(guò)直接記錄發(fā)送電流，與同步記錄的場(chǎng)源附近電磁場(chǎng)響應(yīng)卷積得到；假設(shè)所有電磁場(chǎng)接收單元有相同的系統(tǒng)特性，求輸入與輸出信號(hào)的互相關(guān)，由于噪聲信號(hào)與發(fā)送信號(hào)不相關(guān)，因而其互相關(guān)等于零，隨后進(jìn)行傅立葉變換，求得大地頻率響應(yīng)特性Ge (j )為f Suf(Ja))'] GAM) =/Gr(M)其中suf(j )和Sf(j )分別是u(r，t)與f(t)的互相關(guān)Ruf(T)和f(t)的自相關(guān)Rf ( T )的傅立葉變換，進(jìn)行幅度和相位分析估計(jì)出地電阻率隨頻率的變化；通過(guò)大地頻率響應(yīng)特性進(jìn)行運(yùn)算，分離大地沖激響應(yīng)和觀測(cè)系統(tǒng)沖激響應(yīng)，大地沖激響應(yīng)是地電阻率、收發(fā)距及頻率或時(shí)間的函數(shù)；根據(jù)大地頻率響應(yīng)特性得到不同探測(cè)深度條件下的地球物理參數(shù)信息。
7.一種應(yīng)用權(quán)利要求I所述方法的勘測(cè)系統(tǒng)，包括發(fā)送機(jī)與接收機(jī)，其特征在于所述發(fā)送機(jī)用于發(fā)送單極性或雙極性的正弦波或方波跳頻編碼信號(hào)，通過(guò)電極供入地下；所述的發(fā)送機(jī)包括供電電源、快熔、升壓電路、整流濾波、主控單元FPGA，即為現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列、隔離驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)單元、逆變單元、電壓電流檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、輸入控制端、顯示存儲(chǔ)模塊、GPS同步模塊以及隔離電源組；所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA主控單元包括編碼序列頻率一波形合成單元、數(shù)據(jù)采集單元、USB接口程序；編碼序列頻率一波形合成單元用于合成跳頻編碼序列圖案，輸出單極性或雙極性的正弦波或方波跳頻編碼信號(hào)，同時(shí)輸出單一頻率方波或正弦波信號(hào)；由編碼序列頻率一波形合成單元合成的編碼序列信號(hào)通過(guò)隔離驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)逆變器單元對(duì)波形進(jìn)行功率放大后，通過(guò)發(fā)送電極供入大地；A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)采集單元對(duì)發(fā)送的電流信號(hào)進(jìn)行同步采集和存儲(chǔ)；發(fā)送及采集同步單元采用全球定位系統(tǒng)GPS，通過(guò)輸入控制端設(shè)置系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間，依靠GPS的世界時(shí)和秒脈沖對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行收發(fā)同步和采樣同步；保護(hù)單元對(duì)發(fā)送機(jī)進(jìn)行過(guò)壓、欠壓、過(guò)流保護(hù)； 所述的接收機(jī)通過(guò)接收電極來(lái)接收反應(yīng)地電信息的響應(yīng)信號(hào)；所述的接收機(jī)主要包括阻抗匹配電路、陷波電路、高低通濾波電路、信號(hào)放大電路，A/D轉(zhuǎn)換、高速信號(hào)采集、大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，GPS同步單元及人機(jī)界面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的勘測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的發(fā)送機(jī)包括供電電源、快熔、升壓電路、整流濾波、主控單元FPGA，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列、隔離驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)單元、逆變單元、電壓電流檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、輸入控制端、顯示存儲(chǔ)模塊、GPS同步模塊以及隔離電源組；所述的主控單元FPGA包括編碼序列頻率一波形合成單元、數(shù)據(jù)采集單元、USB接口程序；發(fā)送機(jī)的連接方式為供電電源的輸出端連接快熔后輸入給升壓電路，升壓電路輸出作為整流濾波單元的輸入，整流濾波單元的輸出電壓輸入給逆變單元；主控單元FPGA的編碼序列頻率一波形合成單元輸出跳頻編碼序列，輸入給隔離驅(qū)動(dòng)電路，隔離驅(qū)動(dòng)電路的輸出為逆變單元開(kāi)關(guān)管的輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，主控單元FPGA與控制保護(hù)單元相連，保護(hù)單元與逆變單元相連接，用于對(duì)逆變單元進(jìn)行保護(hù)；逆變單元與電壓電流檢測(cè)單元相連接，電壓電流檢測(cè)的輸出作為A/D轉(zhuǎn)換的輸入，而后輸出給主控單元FPGA的信號(hào)同步采集；信號(hào)同步采集單元采集到的信號(hào)通過(guò)USB接口程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和存儲(chǔ)，主控單元FPGA與顯示存儲(chǔ)單元相連接；輸入控制端的輸出信號(hào)輸入給主控單元FPGA，主控單元FPGA通過(guò)解讀控制信號(hào)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)同步時(shí)間和輸出波形的設(shè)定；GPS同步單元與主控單元雙向連接，用于進(jìn)行同步時(shí)間信息的提取和處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的勘測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的接收機(jī)包括阻抗匹配電路、陷波電路、高低通濾波電路、信號(hào)放大電路，A/D轉(zhuǎn)換、高速信號(hào)采集、大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、GPS同步單元及人機(jī)界面；接收機(jī)通過(guò)接收電極接收包含地電信息的響應(yīng)信號(hào)，電極送來(lái)的信號(hào)通過(guò)阻抗匹配電路進(jìn)行阻抗變化，然后通過(guò)陷波電路，陷波電路的輸入端與阻抗匹配電路的輸出端相連，陷波電路的輸出端與高低通濾波電路的輸入端相連，高低通濾波電路的輸出端與信號(hào)放大電路的輸入端相連，信號(hào)放大電路的輸出端再將信號(hào)傳遞給A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集的輸出通過(guò)基于FPGA的USB接口程序輸送給存儲(chǔ)單元； 接收到信號(hào)的傳遞順序?yàn)橛勺杩蛊ヅ潆娐分料莶娐分粮叩屯V波電路、信號(hào)放大電路至A/D轉(zhuǎn)換采集電路至存儲(chǔ)電路。
全文摘要
一種基于擴(kuò)頻編碼技術(shù)的地面電磁勘探方法及其探測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)發(fā)送電極向地下供入以一定的編碼序列跳變的電流信號(hào)作為人工激勵(lì)源，接收機(jī)接收電磁場(chǎng)響應(yīng)信息，同時(shí)同步記錄發(fā)送的電流信號(hào)和接收機(jī)所在位置的地電響應(yīng)信息，經(jīng)過(guò)相關(guān)辨識(shí)方法，得到包含有地電阻率的大地系統(tǒng)響應(yīng)，最終得出地電阻率分布特征。應(yīng)用本發(fā)明勘探方法的勘探系統(tǒng)，由發(fā)送機(jī)發(fā)送整個(gè)預(yù)設(shè)頻段范圍的單極性或雙極性的正弦波或方波信號(hào)，發(fā)送序列按預(yù)先設(shè)定好的頻率圖案跳變，由相關(guān)辨識(shí)檢測(cè)方法去除不相關(guān)噪聲。
文檔編號(hào)G01V3/12GK102721982SQ20121021451
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者劉國(guó)強(qiáng), 戴世坤, 李士強(qiáng), 李艷紅 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所