CSRMT正交水平发射源电磁场分布规律研究

可控源射频大地电磁法(controlled source radio-magnetotellurics, CSRMT)测量通常使用发送频率1~1 000 kHz的人工场源,正交水平电偶源和正交水平磁偶源是人工源电磁法众多发射源中实现张量电阻率测量的优质场源。为此,本文基于水平电偶极子源和水平磁偶极子源电磁场解析公式,计算了均匀半空间模型正交水平电偶极子源和正交水平磁偶极子源的电磁场。结果表明,发射频率大于100 kHz时,应考虑位移电流;而张量视电阻率和阻抗相位在远区可以忽略位移电流的影响;固定模型电阻率、改变收发距时,模型计算表明高频电磁场远区测量范围更大;固定收发距、改变模型电阻率时,模型计算表明电磁场远区范围受电阻率影响较大,高阻模型需要更高的频率才会出现远区观测条件。磁偶源相较于电偶源,在张量视电阻率和相位上与实际值的偏差更小,更适于地质分析。

基于STM32的正弦波测量装置的设计

在电子工程、计算机、通信等领域中,正弦波信号是应用最多的电子信号。因而存在很多对正弦波信号进行测量的装置,传统的正弦波信号测量装置大多采用模拟电子技术进行设计,电路相对复杂并且在实际操作中存在很多不便之处。采用新型的32位高性能ARM Cortex-M3内核STM32作为控制器核心配以信号调理等电路,可实现对正弦波信号进行高速的测量,在液晶显示器上同步显示波形同时显示正弦波信号的幅度、频率、失真度等的参数并且采用触摸式操作具有良好的人机交互性。

便携式信号发生与检测装置的设计

在室外的仪器使用中,经常会遇到机器需要检修的问题,但是实验室常用的示波器和信号发生器由于电源、体积等问题不便携带,这时就需要采用简易、便于携带的测试仪器。设计了一套基于嵌入式核心的由便携式信号发生装置和便携式信号检测装置组成的系统。信号发生装置采用DDS技术以51单片机控制其产生信号,信号检测装置以基于Cortex-M3核心的STM32处理器为基础,配以必要的辅助电路从而实现对实时输入信号的检测。信号发生与信号检测装置既可以组合使用也可以单独使用。为室外仪器的检修提供了一套便携式的系统。

基于串联谐振式全桥逆变射频发射机研制

Radio-magnetotelluric (RMT)是浅层近地表地球物理勘探的一种方法,但是发射功率与频率成反比例的技术难题制约了超浅层勘探的信噪比,为了提高RMT发射机的发射功率,采用电阻、电感和电容组成的RLC串联谐振式全桥逆变大功率发射电路,利用串联谐振下负载阻抗最低,提高发射电流。本文在基于串联谐振原理上,利用功率MOS器件实现全桥逆变技术;对谐振周期内全桥电路的各个状态进行分析,提出输出电流的计算式,设计了RCD保护电路和栅极驱动电路。在电路仿真验证的基础上研制了一款发射样机,通过测试实验能够实现10~200 kHz频率、峰值电流最高达28 A的发射,能够满足RMT发射机的要求。

深海6000 m拖曳式瞬变电磁系统及其应用

针对我国西南印度洋合同区热液硫化物矿快速、有效以及便捷地质勘探装备的要求,研发了由甲板控制系统、万米光电复合缆、仪器舱拖体和天线拖体组成的深海6000 m拖曳式瞬变电磁系统.为了便于拖体布放和快速发现异常,选择重叠回线收发装置类型;采用理论数值计算确定了在拖曳高度不大于50 m的前提下,观测1～100ms窗范围内的二次场响应,可以发现近海底深海热液硫化物矿堆;另外,通过不同拖延深度海上试验,研究了拖曳深度对瞬变电磁的影响规律及仪器性能.大洋第30航次第二航段在西南印度洋脊热液区,应用该系统发现了明显的瞬变电磁异常.印证了系统的有效性.

等值反磁通瞬变电磁法天线零磁通面位置的确定方法

确定零磁通面几何位置是等值反磁通瞬变电磁法探测系统的关键。为此,提出了一种调零方法:用等值反磁通瞬变电磁仪连续发送固定频率的双极性方波,接收机实时采集接收天线的时间域信号,并使用离散傅里叶变换分别计算出粗调、细调和微调接收天线位置的最小功率谱密度(A1、A2、A3),当A1>A2>A3时,接收天线处于零磁通面。发送20 kHz双极性方波试验的结果表明,当A1>A2>A3时,二次场衰减信号过渡过程得到明显改善。该方法可为高性能等值反磁通瞬变电磁仪器的设计和制造提供参考。

大功率瞬变电磁发射机的仿真与研制

本文主要介绍了大功率瞬变电磁发射机的仿真与研制,本文从各个不同的吸收回路出发,分析各个吸收回路的工作原理,仿真模拟各个吸收回路的关断波形,从中选择最佳吸收回路放电阻止型RCD吸收回路,并进行大量实验进行对比,最终成功研制出大功率瞬变电磁发射机,且经过实际测量,完全满足大功率瞬变电磁发射机的需求。