基于FPGA的礦井高分辨率瞬變電磁法探測系統(tǒng).pdf

1、分類號：U D C ：學校代碼：密 級：碩士學位論文基于F P G A 的礦井高分辨率瞬變電磁法探測系統(tǒng)T h e d e s i g no f h i g hr e s o l u t i o nm i n e —u s e d t r a n s i e n te l e c t r o m a g n e t i c d e t e c t i n g s y s t e mb a s e d o nF P G A c o n t

2、 r o l專業(yè)：方向：單位：煤炭科學研究總院2 0 11 年6 月研導科究養(yǎng) 學研培煤炭科學研究總院碩士學位論文摘要瞬變電磁法是重要的地球物理探測手段之一，常用來查明含水地質(zhì)體，如巖溶洞穴導水通道、煤礦采空區(qū)、不規(guī)則水體等，具有自動消除主要噪聲且地形影響較小、可實現(xiàn)同點組合觀測、對異常響應強且曲線形態(tài)簡單，分辨能力強等優(yōu)點。由于存在各種干擾以及地面探測深度等影響，在地面探測很難發(fā)現(xiàn)井下含水小構(gòu)造，因此需要在井下近距離對小尺度含水構(gòu)造進

3、行探測，以提高探測的精度。本文將礦井高分辨瞬變電磁探測系統(tǒng)作為研究對象，就是為煤礦井下含水小構(gòu)造探測提供手段，解決大水礦區(qū)在煤炭開采過程中含水小構(gòu)造的探測問題，防止水害對礦工生命和設備的威脅。本文從研究礦井電氣設備的技術(shù)要求和瞬變電磁探測儀器的技術(shù)特點入手，制定了“基于F P G A 控制的礦井高分辨率瞬變電磁探測系統(tǒng)”的整體研制方案。設計了具有快速關(guān)斷技術(shù)的發(fā)射電路、高分辨率A ／D 轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)采集電路、本質(zhì)安全型防爆電源電路、高靈

4、敏的接收探頭等功能電路，實現(xiàn)了用大規(guī)模F P G A 芯片控制數(shù)據(jù)采集并進行快速疊加的高速控制技術(shù)、2M H z 采樣頻率與2 4 位轉(zhuǎn)換精度的寬帶數(shù)據(jù)采集技術(shù)、發(fā)射波形可以快速關(guān)斷且線性度好的發(fā)射技術(shù)。研制的礦井高分辨率瞬變電磁探測系統(tǒng)，具有發(fā)射關(guān)斷迅速，采樣頻率高，動態(tài)范圍大，工頻抑制能力強等特點。分析了室內(nèi)測試與野外試驗的數(shù)據(jù)，證實了研制的樣機工作正常，達到了設計指標要求，其中發(fā)射關(guān)斷時間為2 0 I J - S ，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)動