[發(fā)明專利]一種分布式時(shí)間域激電接收裝置及實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410401423.4
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN104155696A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾衛(wèi)華;譚捍東;林昌洪;侯勝利;吳貴龍;王健行
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 北京細(xì)軟智谷知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11471
• 代理人: 王淑玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電法勘探儀器，特別是涉及一種分布式時(shí)間域激電接收裝置及實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

電法勘探是利用地殼中巖礦石的電磁學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)的差異，通過對電磁場的空間分布規(guī)律和時(shí)間特性的觀測和研究，實(shí)現(xiàn)尋找不同類型有用礦產(chǎn)、查明地質(zhì)構(gòu)造和解決地質(zhì)問題的地球物理勘探方法。

作為電法勘探的重要分支方法，激發(fā)極化法(IP)以電阻率和極化率兩個(gè)物性參數(shù)為物質(zhì)基礎(chǔ)，可以提供地下介質(zhì)導(dǎo)電性和電化學(xué)活動性兩個(gè)方面的分布信息。時(shí)間域激發(fā)極化法(TDIP)的儀器相對簡單、普及程度高、資料處理和二、三維反演技術(shù)成熟，廣泛應(yīng)用在勘查金屬與非金屬固體礦產(chǎn)資源、地下水資源和油氣資源等領(lǐng)域，效果良好。隨著資源探測難度的加大，實(shí)際勘探工作對激電方法的應(yīng)用提出了更高的要求，主要表現(xiàn)在勘探深度大、探測結(jié)果要求更加精細(xì)。

目前，國內(nèi)絕大多數(shù)的勘探單位開展激電工作主要采用時(shí)間域激發(fā)極化法(TDIP)，使用的激電儀器系統(tǒng)以國產(chǎn)為主。在高效和可靠獲取大量高精度激電數(shù)據(jù)的能力方面，目前普遍采用的激電接收機(jī)還有較大差距，不足之處主要體現(xiàn)在以下方面：

①接收機(jī)的通道數(shù)量少(單通道或通道少)，野外工作效率低；

②接收機(jī)檢測信號分辨能力差，測量精度低；

③接收機(jī)不具備全波形記錄功能，一般只提供多次疊加后的一個(gè)視極化率或斷電后幾個(gè)時(shí)刻的視極化率，沒法進(jìn)行后續(xù)去噪處理和數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)；

④接收機(jī)無實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量功能，只能盲目疊加采集。

因此，高效獲取大量高精度激電數(shù)據(jù)則成為激電法當(dāng)前迫切需要解決的技術(shù)難題。開發(fā)出現(xiàn)代時(shí)間域激電儀器系統(tǒng)，使高效高質(zhì)量獲取密集測點(diǎn)或面積性觀測資料成為可能，才能真正實(shí)現(xiàn)激電法精細(xì)探測的目標(biāo)，并成為了一種新的技術(shù)需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種分布式時(shí)間域激電接收裝置及實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明中，分布式時(shí)間域激電接收裝置包括主控單元、數(shù)傳單元和接收機(jī)單元。本發(fā)明提高了野外電法勘探工作效率，同時(shí)優(yōu)化軟件和硬件進(jìn)行噪聲抑制，提高激電接收機(jī)的信噪比，操作簡便、魯棒性強(qiáng)，提高了系統(tǒng)工作效率。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種分布式時(shí)間域激電接收裝置，包括：主控單元，用于收集接收機(jī)數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理及成圖顯示，同時(shí)監(jiān)測接收機(jī)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，存儲數(shù)據(jù)文件，實(shí)現(xiàn)后續(xù)室內(nèi)的精細(xì)數(shù)據(jù)處理；數(shù)傳單元，用于接收機(jī)與主控單元之間處理后數(shù)據(jù)的長距離有線高速傳輸；接收機(jī)單元，用于多接收機(jī)多通道的同步觀測，大動態(tài)范圍、高精度采樣數(shù)據(jù)的全波形采集。

優(yōu)選的，所述主控單元利用以太網(wǎng)或WIFI與數(shù)傳單元互聯(lián)，以有線方式連接多個(gè)(1～n)多通道接收機(jī)。

優(yōu)選的，所述主控單元還用于疊加數(shù)傳單元傳輸?shù)挠杏眯盘枺岣呓邮招盘柕男旁氡取?/p>

優(yōu)選的，所述數(shù)傳單元用于完成信息中轉(zhuǎn)傳輸，并為接收機(jī)提供遠(yuǎn)程供電。

可選的，所述數(shù)傳單元對RS485物理信道進(jìn)行均衡、預(yù)加重調(diào)理，改善接收端的信號波形，在高傳輸率下延長通信距離。

優(yōu)選的，所述接收機(jī)單元采用硬件低通濾波和工頻陷波技術(shù)抑制已知頻率噪聲對有用信號的干擾，提高信噪比。

優(yōu)選的，所述接收機(jī)單元采用低紋波噪聲的高精度電源為模擬電路供電，數(shù)字和模擬電源分開布線。

優(yōu)選的，所述接收機(jī)單元采用屏蔽和接地方法，消除共模噪聲，避免回路中噪聲耦合。

可選的，所述接收機(jī)單元在發(fā)送機(jī)供電時(shí)采集總場電位差，發(fā)送機(jī)斷電時(shí)采集二次場電位差，現(xiàn)場采集過程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

可選的，分布式時(shí)間域激電接收裝置采用分布式8*n(n＝1、2、3、4…)通道、同時(shí)測量，多個(gè)接收機(jī)多測點(diǎn)同步觀測。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種分布式時(shí)間域激電接收裝置實(shí)現(xiàn)方法，包括：步驟S1，調(diào)理接收機(jī)電極間的電位差信號并分兩路分別送至預(yù)采樣ADC和程控增益放大器PGA；步驟S2，接收機(jī)通道同時(shí)預(yù)采樣ADC完成雙極性信號的第一次高速粗采樣，數(shù)字化后通過FPGA內(nèi)部編碼模塊動態(tài)生成PGA的瞬時(shí)增益，作為浮點(diǎn)數(shù)據(jù)的階碼緩存于FPGA內(nèi)部FIFO；步驟S3，放大后的模擬信號落在后級ADC的半量程至滿量程之間，由后級高精度同時(shí)采樣ADC進(jìn)行第二次精細(xì)采樣，其轉(zhuǎn)換結(jié)果作為浮點(diǎn)數(shù)據(jù)的尾數(shù)緩存于FPGA的內(nèi)部FIFO；步驟S4，被測信號經(jīng)瞬時(shí)浮點(diǎn)放大后，階碼和尾數(shù)兩部分組成AD轉(zhuǎn)換結(jié)果；步驟S5，數(shù)傳單元通過屏蔽雙絞線實(shí)現(xiàn)RS485總線長距離有線高速傳輸；步驟S6，主控單元收集接收機(jī)數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理及成圖顯示，同時(shí)監(jiān)測接收機(jī)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，存儲數(shù)據(jù)文件，實(shí)現(xiàn)后續(xù)室內(nèi)的精細(xì)數(shù)據(jù)處理。