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低频弹性波的发送与接收单元设计

衣少磊  
【摘要】:弹性波传播的理论在地震学、水声学、地球物理和土木工程中的应用日益广泛,近年来受到的关注越来越多。弹性波传播理论应用到矿井救灾透地通信,是一个新的研究领域,本文采用搭建模拟平台进行透地实验的方式,借鉴弱信号检测的相关知识,设计研究低频弹性波透地通信收发单元的组成部分,从系统耦合性以及换能器的研究中设计一个透地收发单元,以提高透地通信效率。 论文综述了大地地层的不均匀性、多径效应、吸收损耗等对弹性波信号的影响。针对这些特性,进行弹性波发送与接收单元的选择与设计工作。研究工作主要有:建立弹性波换能器与大地紧密接触的耦合模型,通过分析计算,加强透地通信系统硬件设备的对地适应性;设计以AD620N为主控芯片的低噪声高增益前置放大电路;最后在前期工作的分步调试完毕下选择最佳的弹性波收发单元方案,搭建简单的低频弹性波透地通信实验平台,分析系统衰减特性以及低频段内弹性波在模拟中砂岩内的传播特性,进一步优化系统设计。 论文介绍的弹性波透地通信信号接收方案以及在弹性波透地通信实验平台下进行的透地实验,为后续的弹性波透地通信系统研究以及矿产资源开发、探测提供了一定的借鉴经验。


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