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随着科学技术的迅速发展,大规模集成电路和计算机的迅速应用,传统的电子测量仪器由于功能单一、便携性差、维修维护费用高且功耗大等自身不可避免的缺点在一定程度上限制了它在金属探矿、油气探寻、工程地质勘探、地下水寻找等领域的应用。而随着仪器的数字化,智能化,小型化等新的性能指标的提出,使得基于PC机平台的虚拟仪器技术得到迅速发展,虚拟仪器基于计算机平台,利用计算机强大的数据处理能力,从而使虚拟仪器在矿产勘探领域取得了广阔的市场发展前景。
瞬变电磁法探测原理是电流脉冲激励大地回线圈,在空间中建立稳定的一次场,然后切断脉冲电流,从而导致地下导电地质体受感应而产生涡流,该涡流生成的场称为二次场,由于二次场中包含的信息与地下导电质体和地层结构有关,因此对采集到的信息进行分析和解释,可以确定地下矿产的位置以及地层结构等有关信息。瞬变电磁法在高速公路、铁路的路线选址,水库、水坝、机场、桥梁以及高层建筑的探查以及长江、黄河等大江大河堤坝的质量探查中,得到了相当广泛的应用[18]。
本文中所设计的系统软件主要是把虚拟仪器技术应用到瞬变电磁法领域。该软件的功能模块包括信号的实时显示、数据存储、数据正反演、数据的频率相位分析等。
文中首先介绍了软件开发平台和硬件开发平台,在软件开发平台中主要介绍了虚拟仪器的优点、未来的发展趋势以及如何使用软件开发平台LABVIEW和MATLAB两个软件之间的接口；在硬件平台中介绍了数据采集系统的结构和USB数据采集卡的基本属性。
其次介绍了瞬变电磁法的一维层状正反演算法:在正演算法中首先介绍了频域内柱坐标系下地球表面上三个方向的场强向量Hz,Eφ,Hr的表达式的推导,然后介绍了G-S和汉克尔两种快速变换；在反演中介绍了阻尼最小二乘算法的工作原理和流程图。
再次根据前面介绍的瞬变电磁正反演的理论算法,分别针对均匀半空间和三种不同的地层模型做出仿真实验,从最终的仿真实验结果中可以看出该算法的有效性和可靠性。然后还介绍了系统软件的设计思想,信号流程以及软件各个模块的功能。
最后利用信号发生器产生三角波、正弦波、方波等波形信号对软件的数据采集模块,数据滤波等模块进行测试；在对数据采集模块测试时,通过设计的系统软件和示波器自带的软件两者信号采集的结果对比,可以发现该系统软件在数据采集方面,具有较强的实时性,满足现场数据采集的要求。最后把MATLAB所做的正演和反演仿真图平行的移植到系统软件中去,效果良好。