便携式瞬变电磁接收机的研制

论文摘要

瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method简称TEM）,是探测地下介质电性参数等信息的重要方法之一,目前已经在矿藏勘探、钻井、航空和海洋等领域得到了广泛的应用。论文的第1章,讲述了瞬变电磁法的基本原理和瞬变电磁接收机的研究历史、现状及本人的研究思路。从目前国内外的发展趋势来看,瞬变电磁法仪器正朝着高集成、大功率、低功耗、高精度、数据处理与成图自动化和资料解释智能化的方向发展。正是在这样的氛围中,有色金属矿产地质调查中心本着开发相应新仪器来进行工作的目的,与我单位进行合作,研发便携式瞬变电磁接收机。2009年,由中国地质大学（北京）负责研制的便携式瞬变电磁接收机,现在已经完成了研发和测试。此系统,带宽可达200kHz,动态范围可以达到110dB以上。论文的第2章和第3章,分别讲述了接收机的硬件和软件设计过程。针对瞬变电磁信号具有早期衰减快、幅度大,中、晚期信号衰减慢、幅度小的特点。提出了基于ARM9控制的便携式瞬变电磁接收机的设计方案。为可靠的进行数据采集,设计了以Linux与ARM9相结合的电路,并开发了Linux2.6内核下的设备驱动程序。为了扩大接收机的频率范围、提高仪器的精度,使用了高精度ADC-ADS1274,利用ARM9作为主控单元,开发了ADS1274的驱动和应用程序以及上位机程序进行数据处理。论文的第4章是实验验证部分,分为室内模型实验和野外实验验证。为检测接收机性能,对其噪声水平及瞬变电磁信号的采集能力进行测试,并对结果进行了详细的分析。经过设计、调试和系统测试,接收机达到了预期的设计目标,并在野外实际测试中,取得了较为满意的应用效果。论文的第5章是结论部分,对全文进行了总结,并提出了几点建议,希望对以后有相关研究的同行有一点启示。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 瞬变电磁法理论基础
• 1.2 瞬变电磁仪器的发展
• 1.3 瞬变电磁接收机原理
• 1.4 瞬变电磁接收机组成
• 1.5 论文研究内容
• 第2章 接收机系统硬件设计
• 2.1 接收机的性能指标
• 2.2 总体设计原则
• 2.3 仪器线路原理设计
• 2.3.1 主控单元的设计
• 2.3.2 模拟通道的设计
• 2.3.3 A/D 单元的设计
• 2.3.4 CPLD 模块的设计
• 第3章 接收机系统软件设计
• 3.1 驱动程序的设计
• 3.1.1 Linux 驱动开发
• 3.1.2 SSC 驱动开发
• 3.1.3 DMA 驱动开发
• 3.1.4 SPI 驱动开发
• 3.1.5 GPS 对钟驱动开发
• 3.2 应用层程序的设计
• 3.3 上位机程序的设计
• 3.3.1 数据处理程序开发
• 3.3.2 LabVIEW 程序开发
• 第4章 实验验证
• 4.1 室内实验
• 4.2 野外试验
• 4.2.1 单点测量
• 4.2.2 连续测量
• 第5章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录