井地电磁发送机嵌入式人机交互软件设计

为了有效的进行井地电法勘探,本设计以ARM7系列的LPC2368为主控芯片,配合LCM12864液晶显示屏和4*4阵列式键盘,用C程序设计语言进行了井地电磁发送机嵌入式人机交互软件程序设计,以实现实时更改发送参数,实时监测并调整发送机状态,从而提高勘探精度和效率的目的.针对井地电法勘探中的实际需求,要求电磁发送机人机交互软件能够实现包括修改发送频率、改变发送模式、GPS对钟、显示当前时间及电池电量等功能.经室内及野外实验证明,人机交互软件编程思路新颖,程序运行稳定可靠,能够满足井地电法勘探过程中对发送机的需求,具有一定的借鉴和参考价值.     

水下金属管线埋深探测仪发送机输出回路特性研究

信号输出回路特性是影响电磁法水下金属管线探测仪探测深度和探测精度的重要因素,本文针对人工源电磁法探测水下金属管线埋伏深度的问题,建立了电磁信号发送机输出回路的物理模型,推导了信号输出回路基本特性的数学表达式,计算了不同长度金属管线输出回路的截止频率,并对不同激励信号下输出回路的响应进行了计算机仿真,为人工源电磁法水下金属管线埋深探测的方法选择、发送机设计与开发、输出回路布设提供依据.     

IPM在电法发送机上应用时的死区时间选择

IPM是IGBT智能模块的简称,它集功率变换,驱动及保护电路于一身,简化了逆变器外围电路设计,大大缩短了发送机开发周期.而IPM的运用要注意一个很重要的问题：死区时间的设置.在电法勘探发送机中,负载感抗有时比较大,而感抗的大小则会影响到IPM的关断时间.因此要求发送机的死区时间设定范围比较大,同时还要求在不同的发送频率下死区时间可调.如大极距和小极距由于供电回路大小不同而导致的感抗不同就要采用不同的设定值,同时高频时则要求死区时间在满足要求的情况下尽可能的小,否则会引起输出严重失真.综合以上考虑以及硬件实现上的方便性,可将死区时间设定为可调的几档,分别对应不同的勘探方法和不同的使用条件.     

分布式电磁法仪器系统设计及实现

本文介绍一种采用大功率稳流发射、低噪声测量、宽频带接收以及分布式同步等技术,自主研制的分布式多功能电磁法仪器系统.系统包括大功率电磁法发射机、分布式电磁法接收机、磁场传感器、整流源等设备.采用ARM芯片和FPGA芯片进行发射机的整机控制和信号整形发射,采用PC104工控机和FPGA芯片进行接收机的整机控制和信号处理.在人工场源模式下实现了可控源音频大地电磁法（CSAMT）、谱激电法（SIP）和时域激电法（TDIP）等测量功能;在天然场源模式下实现了大地电磁法（MT）、音频大地电磁法（AMT）的测量功能.发射机在满功率发射的情况下连续可靠运行时间大于12 h,接收机的动态范围大于120 dB,接收机可接收信号频率范围是0.001 Hz~32 kHz.通过典型矿区的野外实验和应用,表明本系统的性能总体上达到了国际先进水平.     

频率域激电发送端去耦建模与仿真分析

针对频率域激电法应用中的感应耦合问题,分析了影响感应耦合强度的主要因素,提出了一种从信号发送端压制电磁感应耦合的方法,建立了从发送端直接去耦的RC网络模型并进行了仿真分析,计算结果表明,本RC网络模型对发送机输出端产生的感应耦合的抑制效果突出,可以大幅度压制发送回路在接收回路中引起的感应耦合,并可为电法勘探施工时测量装置及其布线方式的选择提供依据.     

基于逆重复m序列的精细探测电法发送机设计

介绍了基于伪随机相关辨识理论的电法发送机设计思想.通过分析逆重复m序列伪随机信号的性质，产生原理，以及伪随机信号系统辨识的原理，研究了其在电法勘探应用中的可行性.用工程软件MATLAB仿真产生了逆重复m信号的波形，并分析了频谱和自相关函数，对产生伪随机信号的序列长度和时钟频率等参数的选择作出讨论，以说明其作为电法勘探场源的优良特点.作出了电法发送机系统初步设计，包括主控单元、逆变器、GPS同步，电流测量等模块，发送机信号控制单元采用硬件描述语言VHDL设计，并用CPLD可编程逻辑器件LC4256V实现了硬件产生m序列和逆重复m序列，及各种控制信号.宽频带、密频比，抗干扰能力强是其主要特点，在电法勘探中有良好的应用前景.     

基于AD7762的广域电磁接收机采集器设计

根据广域电磁仪系统分频段发送和接收包含多个频率的伪随机电磁信号,以及接收机采集电磁信号时要求高频段高速采样,低频段高精度低速采样的特点,选择了符合接收机采集特性的高性能、高速度24位模数转换器AD7762,简要介绍了AD7762的特性,设计了基于AD7762的广域电磁采集器,并从硬件、软件方面给出了实现方案.实验结果表明,AD7762在广域电磁接收机应用中取得了良好的性能指标.     

768遥控装置发送机部分电路的研制与应用

７６８遥控装置发送机部分电路的研制与应用１引言７６８遥控装置由发送机和接收机两大部分组成，主要用于遥控检查和检验地震遥测系统。７６８遥控装置每天发出的标定指令和野外拾震计的标定响应脉冲，直接反映了地震遥测系统的可靠性与稳定度。显然，该装置工作的可靠性...     

多通道瞬变电磁法资料处理方法技术综述

多通道瞬变电磁法是近年来国际发展的油气资源探测新方法,为了实现这种方法由油气资源领域向矿产资源勘查领域的拓展,中国科学院地质与地球物理研究所牵头对其装备与数据处理解释系统开展技术攻关.针对上述自主研发的多通道瞬变电磁装置,基于其数据采集、数据处理与解释等技术要求,本文对与之匹配开发的多通道瞬变电法磁数据处理解释系统(包含预处理、大地响应正演模拟、二维和三维数据偏移成像等模块)的性能进行分析,结果表明:经过对多通道瞬变电磁法数据处理方法的技术攻关,形成了包含数据处理、正演模拟、二三维偏移成像、解释与可视化等模块的多通道瞬变电磁数据处理解释系统,为多通道大功率电法勘探系统的应用提供了良好的支撑作用.     

海洋瞬变电磁法研究进展

随着海洋电磁法的研究逐渐转向浅水域,海洋瞬变电磁法得到了更多的关注.瞬变电磁法相比频域电磁法,对浅水域海底高阻油气藏具有更高的分辨率,并且瞬变电磁法能够有效的分离空气波与海底地层响应.近几年来,海洋瞬变电磁法得到了快速的发展.本文回顾了海洋瞬变电磁法的历史发展与现状,总结了海洋瞬变电磁法的三维正反演理论的最新进展,并对海洋瞬变电磁法的各种装置类型进行了相关评述.目前海洋瞬变电磁法的问题主要在于数据采集成本高,没有很好的集成到整个勘探流程系统中.未来发展方向包括(1)探索新的装置系统,节约数据采集成本,提高海洋瞬变电磁法的市场竞争力.(2)海洋瞬变电磁法与其他方法的联合解释技术,提高海洋瞬变电磁法数据解释的有效性.(3)海洋瞬变电磁法的三维正反演理论的进一步发展.     

新型坐底式海洋可控源电磁发射系统及其海试应用

利用拖曳式海洋可控源电磁发射系统在探测埋藏较浅的天然气水合物资源时,会遇到一些新问题.如拖曳式轴向发射偶极源不能贴紧海底,发射偶极源和海底间海水的电磁衰减,使得10 Hz以上的相对高频能量难以导入至海底以下介质;发射偶极源有可能出现水平或垂向摆动;拖曳式发射时,时间窗口内叠加的数据有限;拖曳路线可能与海底构造走向平行,不利于揭示探测目标体的异常形态.新型坐底式发射系统有望解决上述问题.坐底式发射系统的硬件部分包括甲板端供电和监控单元、长距离电力和数据通信单元,以及水下发射机主体.新型坐底式发射系统的发射电极紧贴海底,没有海水层衰减,有利于相对高频的人工源电磁信号经过海底以下介质传输至接收端;通过超短基线信标更容易精确定位发射机拖体,利用姿态方位参考系统确定发射电极的供电方向,可以精确校正电偶源水平偏角的影响;增加单点供电时间,提高接收信号信噪比;提供两对电偶极源,从两个相互垂直的方向对异常体进行人工源激发.2015年海洋试验的结果表明,坐底式与拖曳式发射系统联合作业,可从多角度对海底异常体进行宽频带电磁激发,为数据采集提供丰富的场源信息.     

大功率井-地电磁同步发射技术分析与系统实现

为了提高勘探深度和分辨率,对于地球物理传统可控源电磁法的人工激励场源而言,主要通过提高其发射功率和更换激发方位的途径来实现,但是单套的发射系统会因为功率的增加而变得笨重、复杂和可靠性降低,且不适用于金属矿复杂的探测环境.本文采用分布于勘探目标区周边多个方位的中功率同步发射系统来组合成一套大功率发射系统,该系统可以显著提高探测区接收信号的信噪比,有望克服传统可控源类方法的探测盲区和获取可靠性更高的异常体反演结果.每个单套发射系统由发电机、开关供电电源、发射电缆、发射电极、发射机及其外控同步激发控制器构成.利用此发射系统可以在地面或井下的多个位置布设多个人工激励场源,同时对异常体进行扫频激发,频率范围覆盖10 kHz~0.01 Hz,单套发射系统的最大发射功率为48 kW,发射电流大于60 A,同时,在地面、井道、巷道或已有的探测井中采集电磁场信号.通过对均匀半空间理论场值的叠加计算以及实际数据的对比研究发现,多方位场源同时激发能够提高目标区信噪比,并初步验证了其可行性.该方法对可控源电磁法系统提出了一种全新的研发方向,为金属矿勘探提供了一种新的探测手段.     

用于地电阻率交流电法观测的低频稳流电源研发

为了解决地电阻率观测中台站受环境干扰而影响观测等问题,我国地震工作者正在研究和尝试基于交流电法的新型地电阻率观测系统,这种新型观测系统主要由低频稳流电源系统和接收系统组成。本文对低频稳流电源系统的关键技术进行了分析,并介绍了电源系统的功率变换电路和逆变输出电路等关键环节设计,最后对研发的具有大功率可变频稳流输出性能的低频电源样机的输出性能进行了测试。测试结果表明,该型电源样机的各项技术指标均达到了设计要求,其输出性能良好。     

V6多功能系统及其在CSAMT勘查应用中的效果

地球物理多功能探测系统V6是中国科学院地质与地球物理所2000年底从加拿大凤凰公司引进的新仪器，它具有频点多（62频点系列），抗干扰能力强，发射功率大，A/D转换16位置及发射与接收信号GPS（Globe Position System)时钟同步等特点，能有效地提高纵向分辩率和测量信号的信噪比，为浅层精细勘探提供了保障。V6系统在牛栏山水源八厂标准剖面的试验，山东莱芜业庄矿突水勘查工作等充分证明，V6系统能较准确地确定目标的层深度，结合地质资料，可以提供含水性的判断。     

勘查天然气水合物资源的海洋可控源电磁发射系统

海洋可控源电磁探测(MCSEM)是勘查天然气水合物资源的有效方法之一.海洋可控源电磁发射系统是实现MCSEM的重要硬件组成部分.本文以天然气水合物在海底的一维地电模型为例,研究电偶源发射频率、发射偶极侧向漂移、源偶极矩大小对电场响应的影响,进而指导发射系统研制.该系统包括:甲板升压控制单元,可将船载大功率电能升为高压并通过万米光电复合缆输送至海底的发射机;水下变压器,可将深拖缆中的大功率高压转换为低压;拖曳式大功率电磁发射机,其内部的控制电路硬件和嵌入式驱动软件可将水下变压器输出的电能逆变为大功率矩形脉冲,并通过发射偶极将脉冲发送至海水介质中;借助水动力学设计的发射机拖体,用于装载发射系统水下部件和保持拖曳过程中的平衡与稳定;甲板端上位机监控单元,利用万米光电复合缆中的光纤实现船上计算机与海底发射机的远程数据通信.2012年5月和2013年5月海洋试验的结果均表明,所研制的发射系统可作为天然气水合物资源勘探的有效激励场源.     

A first application of a marine inductive source electromagnetic configuration with remote electric dipole receivers: Palinuro Seamount,Tyrrhenian Sea

We study a new marine electromagnetic configuration that consists of a ship‐towed inductive source transmitter and a series of remote electric dipole receivers placed on the seafloor. The approach was tested at the Palinuro Seamount in the southern Tyrrhenian Sea, at a site where massive sulphide mineralization has been previously identified by shallow drilling. A 3D model of the Palinuro study area was created using bathymetry data, and forward modelling of the electric field diffusion was carried out using a finite volume method. These numerical results suggest that the remote receivers can theoretically detect a block of shallowly buried conductive material at up to ～100 m away when the transmitter is located directly above the target. We also compared the sensitivity of the method using either a horizontal loop transmitter or a vertical loop transmitter and found that when either transmitter is located directly above the mineralized zone, the vertical loop transmitter has sensitivity to the target at a farther distance than the horizontal loop transmitter in the broadside direction by a few tens of metres. Furthermore, the vertical loop transmitter is more effective at distinguishing the seafloor conductivity structure when the vertical separation between transmitter and receiver is large due to the bathymetry. As a horizontal transmitter is logistically easier to deploy, we conducted a first test of the method with a horizontal transmitter. Apparent conductivities are calculated from the electric field transients recorded at the remote receivers. The analysis indicates higher apparent seafloor conductivities when the transmitter is located near the mineralized zone. Forward modelling suggests that the best match to the apparent conductivity data is obtained when the mineralized zone is extended southward by 40 m beyond the zone of previous drilling. Our results demonstrate that the method adds value to the exploration and characterization of seafloor massive sulphide deposits.     

Airborne VLF Measurements and Variations of Ground Conductivity: A Tutorial

Airborne very low frequency (VLF) data are routinely collected by national agencies and commercial companies together with other passive geophysical measurements of the static magnetic field and radiometric data. The purpose of this paper is to demonstrate that both standard three-component VLF and tensor VLF (TVLF) data contain a lot of useful quantitative and qualitative information about the electrical conductivity distribution in the upper few hundred meters of the crystalline basement. We first give a new derivation of the fundamental transfer functions (the tipper) used in the TVLF technique. We then show that the tipper can be estimated from simultaneous measurements of the wave magnetic fields from at least two transmitters with somewhat different frequencies, and present a simple model by which the maximum error introduced by the difference in frequencies can be found. Single transmitter scalar VLF maps emphasise those conductive structures that have dominant strikes in the direction of the transmitter. Multiple transmitter transfer functions are dependent only upon the underlying conductivity structure. Two dimensional structures can be quantitatively modelled by modern inversion methods developed originally for deep electromagnetic magnetotelluric (MT) soundings. In such cases three-component VLF measurements can be modelled easily upon appropriate rotation of the co-ordinate system to “strike” co-ordinates. Single frequency transfer functions (tippers) have real and imaginary parts that carry information on not only lateral contrasts in conductivity, as usually stated in text books, but, taken together, they provide a robust tool for determining the background conductivity level away from distinct conductors, and they can also be used to discriminate between deep and shallow conductors. Based upon simulations using multi-frequency data, it can be concluded that such a new development would dramatically increase the resolving power of airborne VLF measurements.     

遥测地震仪发射机电路分析及检修

在无线遥测地震仪器中 ,发射机长期使用容易出现输出功率下降、无输出功率、发射频率不准等故障。分析了发射机典型电路——石英晶体主振电路、倍频电路、激励级电路、功率放大级电路的基本原理。排除发射机的故障时 ,先从不同单元电路逐一检查、测试 ,判断故障类型 ,最后进行发射机总调试