直升机时间域电磁法数据收录与现场处理关键技术研究

【摘要】：直升机时间域航空电磁法以直升飞机作为载体,在飞行过程中,通过吊舱上发射线圈所产生的大发射磁矩,激发大地产生二次感应场,由电磁场理论解释该响应信号,从而获得地下几百米深度以内的电导率结构信息。该方法具有快速、高效并在工作时不受地形影响等特点,越来越受物探领域的发达国家重视。经过世界上近十年直升机时间域航空电磁法的飞速发展,国外仪器系统已趋于成熟,而国内仪器系统的研究尚处于空白状态。在国家高科技研究发展计划支持下,本文针对仪器系统开发过程中所遇到的数据收录系统研制、系统校准、数据现场处理及地面模拟仿真和实验等方面进行了详细研究。 数据收录系统侧重研究了基于PXI总线技术的全波多通道数据采集、基于时间流基准方式的多种数据信息组织收录和信号动态范围的提高方法。在海量数据收录的过程中,研究了如何保证数据稳定和减小误差的方法。在信号动态范围研究中,采用补偿环和低噪声双通道采集相结合方法提高信号动态范围。系统校准侧重研究了同心补偿式吊舱装置的发射磁场空间分布及其对接收线圈的影响,补偿线圈空间位置和半径大小对于补偿效果的理论分析。针对采集的海量数据,现场数据处理对基于时间流基准方式的信息组织、多核并行大内存处理、定位信息校正、测线信息分割及去除高空背景测线信息等方面进行了研究。基于吊车摆动方式对地面环线的剖面异常检测实验,侧重研究了在不同高度下的不同半径异常环响应模拟,实验结果与仿真效果一致。吊舱校准装置的剖面异常检测实验,模拟了飞行中仪器扣除高空背景场的处理方法,也验证了吊舱校准装置在高空校准的可行性。通过本文的研究,为我国直升机时间域电磁法探测系统的研制工作,在数据收录和现场处理方法提供参考,促进我国在该领域的进一步发展。