[發明專利]同步時鐘相位差測量系統和方法

有效

• 申請號: 201410369321.9
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104111481A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 王國富;陳巍;張法全;葉金才;龐成;韋秦明
• 申請（專利權）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

技術領域

本發明涉及探水雷達技術領域，具體涉及一種同步時鐘相位差測量系統和方法。

背景技術

瞬變電磁法測量裝置由發射系統和接收系統兩部分組成。發射線圈中通以階躍電流I，發射電流突然由I下降到零，根據電磁感應理論，發射線圈中電流突然變化必將在其周圍產生變化的磁場，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體，將在其內部激發產生感應電流，又稱渦流或二次電流，二次電流隨時間變化，因而在其周圍又產生新的磁場，稱為二次磁場。由于良導電地質體內感應電流的熱損耗，二次磁場大致按指數規律隨時間衰減，形成瞬變磁場，二次磁場主要來源于良導電地質體的感應電流，因此它包含著與地質體有關的地質信息，通過接收線圈對二次磁場進行觀測，并對觀測的數據進行分析和處理，對地下地質體的相關物理參數進行解釋。

由于煤礦探水雷達利用瞬變電磁法的原理，在發射機關斷發射電流的瞬間，接收機采集接收地下介質產生的純二次場，因此需要發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據。雖然煤礦探水雷達的發射機和接收機是通過GPS和恒溫晶振的互補協調工作來產生同步時鐘的，但是勘探地質的復雜性和未知性，接收機和發射機的同步時鐘信號在空間上是分離的，使得發射機和接收機的時鐘信號往往不是完全同步的，會產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采樣的精度和后續反演算法的準確性。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據，且不能對相位差數據進行存儲，因而得到的結論并不準確。可見，采用示波器觀察發射機和接收機的時鐘信號，對于后續發射機和接收機同步時鐘的矯正具有一定的局限性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種同步時鐘相位差測量系統和方法，其能夠精確的測量煤礦探水雷達的發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，本發明是通過以下技術方案實現的：

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射機同步時鐘信號和雙極性接收機同步時鐘信號分別轉換為單極性發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脈沖信號，該計數脈沖信號的周期為T；

步驟3，對發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周期的計數開始信號，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周期的計數結束信號；

步驟3.2，計算每個計數周期內計數脈沖信號的完整脈沖個數N；

步驟4，對發射機和接收機的相位差進行精測量；即

步驟4.1，對每個計數周期的計數脈沖信號進行量化延時，以使得每個計數周期的計數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，并記錄每個計數周期的計數脈沖信號所經過的延時器個數n₁；

步驟4.2，對每個計數周期的計數脈沖信號進行量化延時，以使得每個計數周期的計數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，并記錄每個計數周期的計數脈沖信號所經過的延時器個數n₂；步驟4.3，計算發射機和接收機的相位差ΔT_i，即

當計數脈沖信號在計數開始信號到來時為低電平，計數結束信號到來時為低電平時，則發射機和接收機的相位差ΔT_i為