特殊编码在电法勘探中的应用研究

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiandaoisme
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本课题来源于国家“863”重点项目子课题“分布式地面-坑道电磁接收系统研制”和中石油项目“时频电磁法采集系统设计及噪声相干编码技术研究”。电法勘探主要利用被测体的电性差异进行资源调查和评价,在工业无损检测、环境保护、灾害预测、工程测量等方面也获得广泛的应用。在电法勘探中,无论是采用正弦波还是矩形波作为人工场源,都会遇到两大难题:一是信号信噪比较低,提取有用信号的难度非常大,要求系统必须有较强的抗干扰能力;二是为了提高信噪比,必须加大发射机的输出功率,这又势必使发射机趋于笨重,工作不方便。特殊编码信号(如伪随机码)是按一定规律将不同的信号合成、编码组成的编码,它含有近似等幅的各种频率信号,且抗干扰能力强,适用于信噪比较低的恶劣环境。因此,结合特殊编码信号频谱宽、抗干扰能力强的特点和电法勘探方法的需求,建立特殊编码信号检测模型,对物探信息(如电阻率)进行实时检测,这样既能提高仪器的抗干扰性,又能减小发射机输出功率,使得电法勘探仪器变得重量轻、体积小,将会是有重要意义的事情。论文基于上述思想,对以m序列为人工激励场源激励条件下的电阻率参数进行了理论探索和实验研究,提出了基于m序列的电阻率辨识方法,设计了一套实验样机模型,实现编码信号相关检测识别技术,最后利用实验样机对电阻率辨识原理进行验证,达到了预期的效果。论文首先详细阐述基于m序列的电阻率辨识原理。论文结合电阻率法勘探原理和m序列两部分知识,根据特殊编码测试原理,提出了基于m序列的电阻率辨识方法,推导了纯电阻率辨识的相关公式,同时对复阻抗情况做了简要说明,此外还分析了该辨识原理条件下的抗干扰能力;为了应用,论文对m序列相关参数选择进行了叙述。根据电阻率辨识原理,论文设计了一套实验样机,讨论了实验样机的硬件和软件设计方案。硬件部分包括PC104控制核心板、数据采集板和H桥发射机等三部分,构建了操作系统和编译环境所需的硬件平台,实现了m序列伪随机信号大功率、高效率发射和数据采集。软件部分包括m序列的产生、相关检测、傅里叶变换等三部分,以MS-DOS 6.22操作系统和Turbo C++ Version3.0编译环境为基础,借助于C语言编程实现不同参数m序列编码控制算法、相关检测的递推算法和离散傅里叶级数变换算法。论文在实验样机基础上,对电阻率辨识原理及其抗干扰特性进行了实验验证和研究。其一,介绍了实验样机的技术指标和实验中数据处理的方法;其二,分别从电阻率测试实验、复阻抗实验和抗干扰实验等三方面给出了具体的实验方案和实验结果。实验结果表明:基于m序列的电阻率辨识原理对电阻率有很好的辨识效果和较好的抗干扰能力,进而也论证了特殊编码在电法勘探运用上具有很大优越性和一定的可行性。论文在特殊编码用于电法勘探中的电阻率辨识,收、发样机实现等方面,做出了创新工作。最后,论文给出了研究取得的成果和结论,也为下一步工作提出了一些建议。
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