论文部分内容阅读
当今社会,经济的高速发展带来各种矿藏资源的极大消耗,由此引发的资源危机已经引起各国的高度重视,我国作为一个世界大国,这一问题显得更为突出。提高探测技术,开发更多的资源储备,以保证经济发展的需求,成为当前物探领域的一项重要课题。
在众多的物探手段中,将电子技术和物探知识相结合形成的综合物探手段成为当前研究的热点问题,作为电法勘探的一种典型应用,时间域电磁法(Time domain ElectromagneticMethods)由于具有探测深度大、分析接收信号方便等特点,而在矿藏探测和地质构造领域中占有很高的地位。目前,国外的研究技术比较发达,并有较多的商业化产品问世,但由于价格昂贵,设备的保密性好,不易掌握关键技术,使得我国对国外的技术依赖性很强;在国内也有相关的企事业单位相继展开对TEM的研究,但由于发射功率较小、探测深度浅、集成度低等原因,很少有成熟的商业化产品出现。基于这一现状,本课题利用项目组在虚拟仪器方面已经取得的相关成果,依托其为开发平台,充分发挥在物探领域的优势,展开对综合性的物探设备研究开发工作,为将来设计出高精度的物探设备做好前期的基础工作。
在设计中,利用单片机和FPGA组成控制电路,根据地形结构和探测深度的不同,选择合适的信号种类、频率、占空比和发射电流值输出,经过驱动电路放大后,送入H桥型IGBT发射回路,在发射线圈上输出大电流双极性信号,并将线圈中发射的瞬时电流值采集后显示在液晶屏上。一次场信号辐射到地层以后,遇到导电的矿体产生感应涡流,并辐射出二次场信号,在发射信号关断期间,利用接收线圈对二次场信号进行接收后,经过虚拟仪器平台中高速弱信号检测电路进行放大处理,然后结合物探的相关知识解释,进而分析出该处地层下的矿藏资源情况或地质构造,并将解释的分层信息显示在上位机上。本课题中主要完成了以下几方面的内容:
基本探测原理的论述和影响观测效果的几种因素讨论。
应用探测原理完成硬件电路设计。包括信号产生,人机交互,故障检测和报警,电流采集,功率驱动,过流保护,H桥发射回路,尖峰脉冲信号吸收等电路。
软件设计。完成单片机和FPGA各部分的程序设计和优化。
调试和分析。对设计的电路进行软硬件联合调试,针对调试过程中出现的不足之处做出修改,并对实际测试的数据结果进行分析,提出改进意见。
最后,简述已经完成的设计任务,并针对系统将来的研究方向提出建议。