[發(fā)明專利]同步時鐘相位差測量系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410369321.9
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104111481A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設計）人: 王國富;陳巍;張法全;葉金才;龐成;韋秦明
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01V3/10
• 分類號: G01V3/10
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及探水雷達技術(shù)領域，具體涉及一種同步時鐘相位差測量系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

瞬變電磁法測量裝置由發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射線圈中通以階躍電流I，發(fā)射電流突然由I下降到零，根據(jù)電磁感應理論，發(fā)射線圈中電流突然變化必將在其周圍產(chǎn)生變化的磁場，該磁場稱為一次磁場，一次磁場在周圍傳播過程中，如遇到地下良導電的地質(zhì)體，將在其內(nèi)部激發(fā)產(chǎn)生感應電流，又稱渦流或二次電流，二次電流隨時間變化，因而在其周圍又產(chǎn)生新的磁場，稱為二次磁場。由于良導電地質(zhì)體內(nèi)感應電流的熱損耗，二次磁場大致按指數(shù)規(guī)律隨時間衰減，形成瞬變磁場，二次磁場主要來源于良導電地質(zhì)體的感應電流，因此它包含著與地質(zhì)體有關(guān)的地質(zhì)信息，通過接收線圈對二次磁場進行觀測，并對觀測的數(shù)據(jù)進行分析和處理，對地下地質(zhì)體的相關(guān)物理參數(shù)進行解釋。

由于煤礦探水雷達利用瞬變電磁法的原理，在發(fā)射機關(guān)斷發(fā)射電流的瞬間，接收機采集接收地下介質(zhì)產(chǎn)生的純二次場，因此需要發(fā)射機和接收機之間必須同頻同相的工作，才能獲得更為準確的觀測數(shù)據(jù)。雖然煤礦探水雷達的發(fā)射機和接收機是通過GPS和恒溫晶振的互補協(xié)調(diào)工作來產(chǎn)生同步時鐘的，但是勘探地質(zhì)的復雜性和未知性，接收機和發(fā)射機的同步時鐘信號在空間上是分離的，使得發(fā)射機和接收機的時鐘信號往往不是完全同步的，會產(chǎn)生不可避免的相位差，而這個相位差的大小決定了整個系統(tǒng)采樣的精度和后續(xù)反演算法的準確性。雖然觀測人員可以通過示波器來觀察發(fā)射機和接收機的時鐘信號來判斷時鐘信號是否同步，但是示波器往往只是得到短期的觀測數(shù)據(jù)，且不能對相位差數(shù)據(jù)進行存儲，因而得到的結(jié)論并不準確?？梢姡捎檬静ㄆ饔^察發(fā)射機和接收機的時鐘信號，對于后續(xù)發(fā)射機和接收機同步時鐘的矯正具有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種同步時鐘相位差測量系統(tǒng)和方法，其能夠精確的測量煤礦探水雷達的發(fā)射機和接收機之間同步時鐘信號的相位差，并能對同步時鐘相位差的矯正和對后續(xù)反演計算精度的提高起到了明顯的作用。

為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

同步時鐘相位差測量方法，包括如下步驟：

步驟1，將采集到的雙極性發(fā)射機同步時鐘信號和雙極性接收機同步時鐘信號分別轉(zhuǎn)換為單極性發(fā)射機同步時鐘信號和單極性接收機同步時鐘信號；

步驟2，將恒溫晶振輸出的頻率進行倍頻后生成計數(shù)脈沖信號，該計數(shù)脈沖信號的周期為T；

步驟3，對發(fā)射機和接收機的相位差進行粗測量；即

步驟3.1，在單極性發(fā)射機同步時鐘信號和單極性接收機同步時鐘信號中，讓先到達的時鐘周期信號的上升沿作為每個計數(shù)周期的計數(shù)開始信號，則另一個時鐘周期信號即后到達的時鐘周期信號的上升沿作為每個計數(shù)周期的計數(shù)結(jié)束信號；

步驟3.2，計算每個計數(shù)周期內(nèi)計數(shù)脈沖信號的完整脈沖個數(shù)N；

步驟4，對發(fā)射機和接收機的相位差進行精測量；即

步驟4.1，對每個計數(shù)周期的計數(shù)脈沖信號進行量化延時，以使得每個計數(shù)周期的計數(shù)脈沖信號的第一個完整脈沖的上升沿或者下降沿與先到達的時鐘周期信號的上升沿對齊，并記錄每個計數(shù)周期的計數(shù)脈沖信號所經(jīng)過的延時器個數(shù)n₁；

步驟4.2，對每個計數(shù)周期的計數(shù)脈沖信號進行量化延時，以使得每個計數(shù)周期的計數(shù)脈沖信號的最后一個完整脈沖的上升沿或者下降沿與后到達的時鐘周期信號的上升沿對齊，并記錄每個計數(shù)周期的計數(shù)脈沖信號所經(jīng)過的延時器個數(shù)n₂；步驟4.3，計算發(fā)射機和接收機的相位差ΔT_i，即

當計數(shù)脈沖信號在計數(shù)開始信號到來時為低電平，計數(shù)結(jié)束信號到來時為低電平時，則發(fā)射機和接收機的相位差ΔT_i為