滑坡探测电磁仪配套数据采集软件设计与实现

随着人类社会的高速发展和工程建设的激增,地质环境扰动日益显著,极端气候因素影响日益增多,地质灾害日益频繁发生,对人类的威胁和造成的损失也随之日益加剧。滑坡是其中最主要的地质灾害,因此,研究滑坡发育、发展、发生整个地质过程中伴随的物理现象,深入研究其信号特征,从而间接获取滑坡发展变化过程是地质灾害探测或监测的基础性研究,是值得深入探索的科学问题。但是专门用于滑坡探测的电磁仪器关键设计及具体实现的研究,特别是电磁仪器配套数据采集软件的设计及具体实现尚较缺乏。本研究以嵌入式计算机科学、软件工程、数字信号处理技术、地球物理、工程地质等多学科交叉的理论体系为基础,设计并实现了可用于滑坡探测或监测的仪器配套数据采集软件,拥有滑坡电磁法探测的嵌入式计算机软件自主知识产权,有助于科学探查滑坡地质灾害的动态发育、发展、发生。

电导相关流量测井仪的现场应用

电导式相关流量测井仪主要用于井下油 /水两相流含水率和流量的测量。该仪器通过确定流过传感器的流体的油水混合相电导率与其中水相电导率之比来获得含水率 ;通过相关运算确定流动噪声信号通过电导传感器中的上、下游传感器的渡越时间来确定流量。介绍了电导相关流量测井仪的传感器结构、仪器结构和工作原理。介绍了该测井仪流量测量部分的地面采集处理软硬件模块。给出了该测井仪的室内动态实验结果及现场应用效果。该测井仪的特点是流量测量范围较宽和过流测量含水率 ,但该仪器传感器必须在水为连续相条件下工作 ,因此 ,仪器工作范围限于持水率为 5 0 %～ 10 0 % ,是井下多相流测量的一种无可动部件、采用同一传感器测量流量及含水率的新型仪器。

ATEM瞬变电磁系统在长春市活断层勘探中的应用

分析了电磁噪声在城市中的存在方式和特点,讨论了人文噪声对城市活断层探测的影响。由于城市环境的限制,瞬变电磁法中发射线圈的边长受限,提出通过加大发射电流和信号叠加、分段放大等技术来压制电磁噪声,提高信号的信噪比,以确保城市探测的有效性。采用吉林大学自行研制的ATEM瞬变电磁测量系统,在长春市伊通河和蔡家等地的活断层进行了勘探研究,取得了较好的效果。

超前探测中探地雷达应用与结果的处理分析

在隧道施工中,由于地质条件的复杂性和勘察工作的局限性,往往造成地质勘查成果与开挖后的情况不一致,这就要求在隧道施工工程中进行超前跟踪探测,确保隧道施工的安全。本文主要介绍SIR-3000探地雷达系统在郴(州)宁(远)高速公路芒头岭隧道超前预报中的应用概况,并采用空间域滤波和希尔伯特变换等方法对探测结果进行处理,根据处理结果对隧道掌子面前方溶洞、裂隙等地质情况进行预测。隧道后期的开挖情况证明了雷达预测结果的正确性,取得了较好的预测效果,同时也说明了采用空间滤波、希尔伯特变换等处理方法对改进实测数据质量方面的有用性。

高性能瞬变电磁仪的研制及应用

瞬变电磁勘探法是目前在地球物理勘探领域里新兴的１ 种很有前途的测量方法，它简单实用，能测量从浅地表到深层的地质结构。本文介绍了利用工控机组成高性能瞬变电磁仪的方法，并就其应用作了简要介绍。

高分辨率复电阻率测井仪器设计及现场试验

在特定的频段,泥质砂岩的复电阻率存在明显的频散现象,这种频散与地层含油饱和度的关系密切,是目前复电阻率测井的基础。根据实验研究和理论结果,研制了复电阻率测井仪器,仪器频率为35 Hz和8.5 kHz,采用聚焦工作方式,电极系采用三侧向电极系,测量2个频率下的电阻率。现场实验表明2个频率下的复电阻率基线稳定,测量准确,分辨率达到0.4 m,能够满足大庆油田薄层水淹层的测井要求。资料分析表明,低频电阻率与高频电阻率的比值能够较好地反映地层含油饱和度。

在系统可编程技术在电法发送机设计中的应用

介绍了在系统可编程器件LC4256 100T的器件结构,并以此设计了地球物理勘探中多功能电法发送机的信号发生和逻辑控制部分,给出了发送机设计的系统结构图。主控模块包括分频器、时序状态机、多路选择器、波形合成、同步输出等电路,各功能模块均以超高速硬件描述语言 VHDL作为设计输入,并在集成开发套件 ispLever3.0中进行了器件适配及计算机仿真验证。利用可编程器件丰富的片上资源,将计数器、分频器、多路选择器、控制器、波形合成、过流保护等电路集成于单片上,减少了外围器件,降低了功耗,提高了仪器性能。实践结果表明:发送机具有在系统可重构功能的能力,可产生16种信号波形,频点丰富,可用于开展多种电法勘探方法;密频比设计可有效地提高对地层的分辨力。

地质雷达在隧道超前预报中的应用

地质雷达是一种用于探测地下介质分布的广谱电磁技术 ,它主要利用不同介质相对介电常数的差异进行地质预报。由于贵州省崇遵高速公路位于典型的喀斯特地形区 ,在隧道施工中经常遭遇地质灾害 ,运用地质雷达成功预报了隧道掌子面前的地质构造 ,确保了施工安全 ,取得了良好的经济和社会效益。

我国频率域航空电磁法仪器系统研制回顾与展望

这里从仪器硬件角度出发,简单回顾了物化探研究所航空电磁法仪器系统的发展历程,介绍了最新的三频航空物探(电/磁)综合测量系统的技术特点,在分析国内外频域航空电磁法仪器发展趋势的基础上,针对三频航电系统,提出了数字化及扩频的技术改造意见。

随钻电磁波测井仪器线圈系参数设计方法研究

随钻电磁波测井仪器的关键结构是发射和接收线圈系,主要包含工作频率、线圈间距和源距等3个参数,且这3个参数相互制约。在分析随钻电磁波测井基本原理的基础上,通过数值仿真研究了仪器线圈系关键参数的设计方法。在满足待测地层电导率范围、钻井液电导率、探测深度和可分辨最薄水平地层厚度等探测要求的前提下,并考虑到接收线圈测量精度要求,给出了线圈系参数的设计原则和变化特性。仿真结果表明,工作频率主要受地层电导率、介电常数和能探测的最小相位差等影响;同时,降低工作频率可以增加径向探测深度,但会减小水平薄层分辨率。线圈间距主要受地层中电磁波波长和探测最薄地层厚度等影响;同时,缩小线圈间距能够提高水平薄层分辨率,但间距过小会影响仪器对相位差的分辨。源距主要影响探测深度,增大源距能够增加径向探测深度,但源距过大会使信号衰减太大而影响接收信号。研究结果可作为工程实际中仪器线圈系设计的理论依据。

基于双处理器的并行采集网络电法仪器的设计

介绍一种新型并行采集方式的电法仪器的组成、工作原理和应用。仪器由高密度电法发展而来,改变了传统电法勘探设备的数据采集工作方式,具有电测深法和电剖面法于一体的多装置、多极距的高密度组合功能。它以数字信号处理器和单片机为处理核心,两个处理器各自分工,分别负责数据采集处理和工作方式设定、通信,提高了仪器数据采集的速度和精度,实现了并行网络采集方式,数据具有同时性和瞬时性,使得电法图像更加真实合理,极大地提高了视电阻率的时间分辨率,为探测分析提供更为有力的证据。

模拟地层条件的复电阻率自动测量系统研制

复电阻率测井技术是非常有应用前景的新技术,但是缺乏定量研究基础,其主要原因是没有高精度实验系统。研制了模拟地层条件下的复电阻率自动测量系统。模拟地层条件下的高温高压复电阻率测量系统由岩心夹持器、驱替系统、温度控制系统、饱和度计量系统、复电阻率测量装置和控制系统等组成。系统能够连续测量驱替条件下的岩心的复电阻率;解决了测量系统的压力精度和稳定性;研制了岩心含水饱和度测量装置,且全部测量和控制由计算机完成。对实际岩心测试结果表明,该实验系统具有较高的复电阻率测量精度和含水饱和度计量精度,满足了实验需要,对于研究含水泥质砂岩的复电阻率具有非常重要的作用,同时该系统还能够用于驱替条件下的电阻率测试。

MIT-MTT组合套损检查技术在长庆油田的应用

英国SONDEX公司MIT-MTT组合测井仪对检测套管壁厚、内径的变化有较高的诊断能力,其配套软件可对解释结果作统计分析,WIVA绘图软件可绘制出三维成像图,直观反映管壁腐蚀、穿孔的位置和状况。简介了MIT-MTT组合仪的测井原理、技术指标和结构;结合长庆油田5口井的实际测井资料,介绍了MIT-MTT组合测井的资料分析及其结果;并指出了MTT使用范围的局限性,接箍处MTT假信号及其处理,以及MIT受井况的影响等尚存在的问题。

探地雷达探测公路路基质量的可能性探讨

主要对探地雷达探测高等级公路的基层含水量和基层的压实程度、识别刚性路面下脱空和柔性路面下路基的不均匀沉降等公路路基质量问题进行了分析和讨论 ,给出了解决问题的途径。

基于可编程逻辑器件的井下板间高速串行数据传输电路设计

设计了一种井下板间高速串行数据传输总线电路,其发送与接收控制器均用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现,传输速率为5 Mbit/s,传输过程不需要井下控制CPU的干预。电路结构紧凑,控制灵活,适合于井下仪器各分系统内部的板间数据高速传输,可在保证较高通讯带宽的前提下,大大减少连线,显著提高系统的电磁兼容性能。

直流电法超前水文地质预测预报在庙庄煤矿中的应用

阐述了直流电法仪在煤矿井下掘进工作面超前水文地质预测预报的基本原理、数据处理及解释方法,介绍了三级对称法超前探测的测点布置的方法,并根据庙庄煤矿运输大巷掘进工作面超前探测结果,对该矿水文地质特点进行了分析,提出了该矿水灾防治的对策措施。

中国甘肃黑方台滑坡区结构面发育特征

黄土在全世界特别是中国广泛分布,经长期的农业灌溉和极端气候的变化,导致中国甘肃兰州黑方台地区地质灾害频发,而滑坡是其中最为频发的一种类型,它对人的生命安全和环境造成极大的伤害。滑坡与场地地层岩性、结构、地下水三者密切相关,结构是被断层,节理,裂隙等结构面分割的结构体的组合形式。因此,地质调查,工程钻探及槽探通常用于识别地层岩性、结构及地下水,以直观地显示有限深度范围内的地下信息;缺点是地质调查仅能描述地表的地质现象,而钻探和槽探的成本高和效率低。在这项研究中,综合地球物理勘探方法被用来分析隐蔽的节理、裂隙等结构面地球物理特征及发育特征,经现场试验及槽探验证了其反演解释成果,故可有效获取大量地下信息以进行预测评价滑坡,为以后的综合物探处理解释提供有意义的经验和参考。

建场法多测站探测系统的研究

建场法多测站探测系统是解决水文地质、煤田地质、环境与工程地质问题的一种行之有效的方法。本文论述了FDK - 1分布式多功能电磁法勘探仪中的分布式数据采集的组成结构、高分辨率数据采集技术。

频谱分析仪在分析矿区电磁干扰中的应用

介绍了HP3562A频谱分析仪用于采集电磁干扰中的电场、磁场方法技术,并将该技术用于矿区野外电磁干扰现场测量。通过现场对电磁干扰信号的数据采集和频谱分析,可研究矿区电磁干扰信号的特性,为矿区开展电磁法勘查,以及研究矿区抗电磁干扰的电磁法采集技术提供科学依据。

高分辨率探地雷达及实验研究(英文)

本文作者开发基于E5071B型矢量网络分析仪(VNA)的高分辨率探地雷达系统(LANRCS—GPR),该系统立足于频率域探地雷达系统的宽频带和适应性强的优点之上,充分发挥了矢量网络分析仪具有的超宽带、高精度测量等特性。该系统采用LAN方式进行系统联机控制方式,使系统组建成本低廉、易于扩展:本系统采用了计算效率高的F-K偏移方法作为实时成像方法。系统测试实验表明,该系统具有很高的探测分辨率,探测精度高,信号信噪比高,系统动态范围大,而且系统的操作灵活可靠,适应范围广,系统功能可扩展性强。该系统的研究开发为将来成品频域探地雷达系统的研发提供了理论、实验基础,同时也为电磁波传播研究及电磁探测研究搭建了一个采集数据精度高、信息量大、适应范围广、操作方便的实验平台。