电法精细探测在雄安新区的应用展望

从国家建设雄安新区的目的标准及措施看,对浅层地球物理的探测标准和水平提到了史上最严、精度最高的世界级标准。为此,本文对电法勘探中的高密度电阻率法及中国科学院自主研发的多通道大功率电法系统这两种方法进行了对比与总结,并对这两种方法在雄安新区的应用和进一步创新进行了展望。由于这两种方法都采用仿反射地震勘探方法的布极方式,一次性布设电极,通过改变电源的位置,得到一条剖面下由浅到深多个点的高密度电法资料,因此,横向分辨率都较同类方法高。通过这两种方法相结合的方式,可获得由浅入深不同垂向分辨率的电法资料,从而实现电法的精细探测,有望为雄安新区建设中遇到的水文、地质构造等勘查任务提供物探方法支撑。

适合闹市区勘探及溶洞探查和水上勘探的物探新方法

城市闹市区的汽车、行人的震动噪声和地电及电磁干扰,使传统的物探方法难以为城铁、地铁作面积性的地质勘查。弹性波类方法必须克服噪声干扰,电法和电磁法类方则须避开地电和电磁干扰,才能在城市和公路上工作。探查中小溶洞是地质勘查的难题,也是传统物探技术的难题。崎岖山地的地形影响也是地球物理方法遇到的困难。这些都需要投入人力和资金发展新技术、新仪器。汽车、行人的震动噪声基本上在300Hz以下,陆地声纳法仪器可激发和接收到10～4000Hz的弹性波,可以通过滤波避开这些震动干扰;C-1微测深仪采用11～19Hz的窄频交流电向大地供电,可避开地电和电磁干扰。陆地声纳法是零震—检距的方法,地形对它影响不大,而且对溶洞的反映很好。微分电测深法有很高的分辨率,可探查100m深度,可调整激发能量的激振器,探查水底淤泥层、沙层、卵石层、抛石层,也可探查水底的岩层和地质结构;可以用折线、弯曲测线工作。

μC/GUI在物探仪器中的应用研究

介绍了μC/GUI图形支持系统及其硬件平台的构建,阐述了在构建硬件平台的基础上,对μC/GUI进行了移植,并经开发的直流电法仪μC/GUI用户测试应用程序证明μC/GUI适合用于物探仪器的图形界面开发。

伪随机信号电法仪在河北某老矿山的应用

老矿山等地区存在较强的电磁干扰,这使得传统的激电仪器无法取得稳定可靠的数据。伪随机信号电法仪是基于"系统辨识"建立的一种全新的主动源电法勘查仪器,具有很强的抗干扰能力,解决了激发极化法在老矿山应用的难题。采用Abollo IP伪随机信号激电仪在河北省某老矿山开展激电测深工作,克服了强电磁干扰,取得了较好的效果,印证了伪随机信号电法仪的优越性。

Qt跨平台开发在多功能电法仪中的应用

Qt在跨平台开发上存在很大的优势,本文首先介绍了采用Qt集成开发环境开发电法仪软件,说明其主要编译工具qmake的使用方法,并对其在电法仪中的应用做了重点说明;然后说明了电法仪开发过程中交叉编译环境的建立以及其平台相关特性,阐明了Qt跨平台开发电法仪的一般流程。

矿井瞬变电磁法在探测顶板老空区中的应用

以巷道掘进头超前探测顶板上层煤采空区为例,通过采用矿井瞬变电磁法超前探测技术,在巷道掘进头进行超前数据采集,进行数据处理、反演计算等,形成巷道掘进头顶板视电阻率剖面图,解释了巷道掘进头上层煤采空区的范围和位置特征,该超前探测方法拓展了超前探测的范围,建立了一套适合煤矿采掘过程中超前全方位探测的技术方法。结果表明:矿井瞬变电磁法拓展了传统矿井物探方法的探测范围,实现了矿井全方位的超前探测,不仅能探测前方,对顶、底板以及侧帮都有较好的探测效果;矿井瞬变电磁法不仅可以反演形成剖面图,还可以形成不同探测角度的顺层切片图,实现了多角度立体探测。

直流电法仪原理及其在探测矿井积水灾害中的应用

介绍了DZ—IIA直流电法仪的组成、工作原理，对直流电法勘探技术预测矿井水文地质灾害危险技术进行了可行性分析，重点阐述了DZ—IIA直流电法仪在防治水方面的应用效果。

YDZ(A)井下直流电法仪在煤矿的应用

介绍了井下直流电法仪在煤矿的应用,对直流电法仪的优缺点和应用中需注意的问题进行了总结和讨论。

机电类专业物探仪器开发所涉主体课程群建设与实践

为满足仪器仪表行业高速发展对人才的需求,高校应适时改革人才培养模式和课程体系。针对应用型本科高校机电类专业学生从事物探仪器开发在校综合能力培养的需要,结合物探仪器的功能组成和所涉课程特点,探索性地开展物探类仪器开发所涉主体课程群建设与实践研究。构建了基于物探仪器“四组成单元”的主体理论与实践课程群,通过仪器的“三次分解”建成了主体课程群对应的教学资源库,对设置各类实践环节开展了综合实践创新。在“新工科”大背景下,该主体课程群的建设与实践研究可为物探仪器开发所需的应用型人才培养提供借鉴。

电工仪表与测量课程中的安全教育探索

电工仪表与测量属于发电厂机电设备安装与运行专业的一门专业课程,该门课程操作性质相对较强,这对于技工学校的大部分学生来讲,由于基础知识和学生的学业素质均有不同,故在学习程度上相对困难较大,那么作为任课教师,必须要采用一些创新灵活的方式来带领学生学习。鉴于此门课程的安全性,任课教师应采取多种教学方式来保证课堂教学结构,以及学生学习过程中的安全性。

伪随机信号电法仪的抗干扰参数

基于伪随机信号系统辨识的电法勘查仪器多试图借助于相关处理——计算大地(系统)输入信号(供电电流I(t))和输出信号(电位差ΔU(t))的互相关R_(I,U)(t)和自相关R_(I,I)(t)——以期提高获取大地阻抗的瞬变过程(冲激响应和阶跃响应)和/或频谱(频率响应)的抗干扰性能.笔者先前的研究结果表明,仅在偏移时间t小于位宽Δt,特别是在零偏移时间,互相关R_(I,U)(t)和自相关R_(I,I)(t)函数值较大时才有较强的抗干扰能力;而时间偏移t大于位宽Δt时,相关函数值非常小,易受干扰而畸变.利用全周期相关函数值计算大地(系统)时间响应和频率响应的伪随机相关辨识的抗干扰性,并不理想.在电磁干扰较大或信噪比较低(近于或小于0 dB)时,不能取得可靠的时间响应和频率响应数据.基于上述情况,本文提出仅利用零偏移时间的互相关和自相关函数值R_(I,U)(0)和RI,I(0),获取具有高抗干扰性能的导电和激电参数.文中给出了这些抗干扰参数的具体算法,并列举仿真模拟和野外观测数据,证明它们的实际抗干扰能力.

m序列的功率谱密度分析,兼论伪随机信号电法仪的抗干扰性

近年来,基于伪随机信号系统辨识的“伪随机信号电法仪”受到广泛关注.普遍认为,伪随机信号电法仪具有两大优点:抗干扰能力强和一次观测便可获得大地阻抗频谱的高效性.本文基于对m序列的功率谱密度的计算和分析,探讨了伪随机信号电法仪的抗干扰性能.结果表明,至少对于频率域伪随机信号电法仪来说,与采用正反向连续方波的传统频率域电法仪相比,在相同供电电流强度条件下,其有效信号强度大约降低√N*2/π倍(N是m序列的位数);伪随机信号电法仪一次观测获得多频点频率响应的高效性,是以降低各个频点上的有效信号强度为代价的.这都不利于提高仪器的抗干扰性能.

新一代电法勘查仪器——伪随机信号电法仪

分析了现有电法勘查仪器存在的问题,指出解决这些问题的出路是,利用现代系统科学关于"系统辨识"的新成就,建立全新的电法勘查仪器.推导了基于伪随机信号系统辨识,利用传统电法勘查装置,获得大地系统冲激响应,进而计算阶跃响应和频率响应的计算公式.在此基础上,阐述了建立伪随机信号电法勘查仪器的思路和原理框图,以及新仪器的优点.

伪随机信号电法仪器的“第二方案”算法

分析了伪随机信号系统辨识的传统算法,应用于电法勘查仪器所遇到的问题,指出传统算法不能直接用于伪随机信号电法仪;必需对其进行改造,建立新的算法.基于Wiener-Hopf方程,导出了伪随机信号系统辨识的"第二方案"(相关谱分析)算法.通过一个选定的电阻和电容组合电路的计算机仿真模拟,证明了"第二方案"算法的正确性和可行性.基于"第二方案"算法,研制了伪随机信号电法仪器系列的第一款仪器——Abollo IP激电仪,介绍了该仪器的特点.

相关辨识抗干扰性的再认识

近年来,基于伪随机信号系统辨识的电法勘查仪器受到广泛关注.教科书和许多文献都指出,伪随机信号系统辨识的突出优点是通过对伪随机信号观测数据的相关处理(即所谓"相关辨识"),具有很强的抗干扰能力.笔者在研制伪随机信号激电仪的过程中发现,相关辨识的抗干扰性并不理想.本文基于仿真模拟和野外试验结果,讨论了相关辨识的抗干扰性.结论是利用全周期相关函数值计算大地(系统)频率响应的伪随机相关辨识,不具有明显增强的抗干扰性.文章分析了其原因.

软开关机在高可靠性分布式电法仪器中的设计

嵌入式系统因具有功耗低,功能强大,灵活性好等优点而被广泛用于电法仪器中.由于处理器架构的不同和使用硬件环境的复杂性,嵌入式系统对电源管理并没有一个统一的规范.随着分布式观测系统等"大数据"方法的发展,各个采集站工作时往往需要不停地保存大量的数据.为防止各类突发事件而导致采集站的数据文件被损坏,一个安全的开关机机制就显得尤为重要.为解决这一问题,本文设计了一种基于CPLD的软开关机系统.该系统在工作时,需要电流为30 mA,功耗为0.36 W.实际应用表明,该系统不仅功耗低,消耗资源少,而且安全性好,能有效地应对各类突发事件对数据产生的影响,增强了系统的稳定性.同时该系统具有很强的通用性.