一种便携式多通道瞬变电磁探测系统的设计与实现

【摘要】： 瞬变电磁法由于其独特的优势,诸如:发现异常能力强;探测深度大;受地形影响小;对低阻层分辨率高;工作形式灵活多样;仪器轻便、功率大,使其广泛应用于地下水和地热资源调查、寻找低阻矿体、寻找溶洞、进行高阻覆盖地区的油气田的普查和勘探。近年来由于技术的发展,瞬变电磁在方法和仪器上也有长足发展,使其逐步拓展到市政工程和巷道透水等应用层面[1,17,18]。为适合巷道透水超前探测等浅层目标体勘探的需求,本文设计了一套面向浅层勘探的,高速高分辨率,可进行三分量采集的瞬变电磁仪。并根据工作特点将其设计为主要使用小线圈重叠回线的便携式低功耗瞬变电磁一体机。 发射系统和接收系统为瞬变电磁勘探仪不可或缺的两部分。发射系统发射激励电流,以在地下导体中激发二次场,接收系统则负责接收该二次场信号,通过该信号可反演出被测目标体的电阻率[35]。在研究现有仪器并改进前人系统设计的基础上,研制了一套以DSP和CPLD为主控器件的瞬变电磁探测系统,本论文对该系统的设计思想和原理进行了详尽分析和论述。 对于瞬变电磁发射系统,产生的激励电流功率要充分强,且对关断时间的要求比较苛刻,且发射的同时还需实时监测发射电流,记录电流波形下降沿[36]。而对接收系统,由于瞬变电磁信号具有早期信号幅度大、衰减迅速,中晚期信号幅度小、衰减缓慢的特点,需要采集系统有足够大的动态范围。为在动态范围和采样率两方面都能满足实际引用的要求,本论文中采用了24位高速模数转换器件作为核心器件。并实现了高速并行多路信号的同步采集。 经调试,本系统大部分达到或超过了预期的设计指标,可以满足浅层三分量瞬变电磁探测的要求。在文章最后,提出了后续研制工作的一些建议。