一种自适应放大电磁测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及瞬变电磁探测的极化领域，具体为一种自适应放大电磁测量装置，目的在于提高时域电磁中纳特量级极化信号的测量精度。所述装置包括：SQUID传感器、过零比较器、数据缓冲器、程控放大器、A/D转换器、主控模块、显示模块、同步模块、储存介质、按键、GPS天线等。本实用新型专利技术针对瞬变电磁极化信号衰减快、过零后负响应幅值小的特点，通过过零比较器与程控放大器有效提高测量装置采集信号的动态范围，减少噪声对接收信号的影响，提高了极化区的探测精度。

An adaptive amplifying electromagnetic measuring device

【技术实现步骤摘要】
一种自适应放大电磁测量装置
本技术涉及地质勘探的
，尤其涉及一种基于极化特征点幅值比的自适应放大电磁测量装置。
技术介绍
极化效应(InducedPolarization)是一种很重要的电化学现象，通常存在于金属矿、侵染状矿产资源以及含水地质。极化介质具有较高的经济价值，有效地探测极化介质是解决日益尖锐的矿产资源供需矛盾的关键途径之一。瞬变电磁法(Transientelectro-magneticmethods)是一种基于电磁感应原理的时域电磁探测方法，可有效查明含水地质、岩溶洞穴与通道、煤矿采空区、地下金属矿藏等。目前利用瞬变电磁法对感应场和极化场同时进行勘探并进行联合解释，能有效提高对大地电性结构的解释精度，已经成为研究热点，被应用于金属矿、水文、环境勘探等领域。利用瞬变电磁对无极化大地进行探测时，测量到的磁场响应单向衰减且始终为正值，当测量极化大地时，磁场响应曲线在早期迅速衰减，晚期出现符号反转现象。然而由于负响应出现在电磁响应衰减的晚期，幅值约为几纳特量级，相比于无极化地区而言，晚期的幅值低了几个数量级，信噪比较低，若采用常规接收机直接测量极化信号，负响应有可能淹没在接收机的本底噪声中，不易直接采集得到，导致地质体信息的大量损失，目前已成为感应-极化双场联合探测的发展瓶颈。中国专利CN105676295A公开了一种大动态范围的磁场测量装置及测量方法，该装置包括SQUID传感器、极性变换模块、信号压缩采集模块，该技术实现了大动态范围的磁场测量问题，但并未针对极化负响应测量问题提出解决方案。中国专利CN108227011A公开了一种可控下降沿的双梯形波发射装置和控制方法，该装置通过不同电压的瞬态抑制二极管得到不同关断时间的梯形波发射电流，实现了激励和测量感应场信号和极化响应，但并未提及感应响应和极化响应精细测量解决方案。2018年，Du等人在已发表的论文中研究了磁性源激励下极化效应的原理，并提出了采用低温SQUID传感器来测量极化响应能有效提高分辨率，但是未单独针对关断时间对极化特征点影响进行分析，也未针对负响应的有效探测开展进一步研究。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种自适应放大电磁测量装置，解决现有的瞬变电磁接收装置在感应-极化双场探测晚期的极化信号精度低等问题。本技术是这样实现的，一种自适应放大电磁测量装置，所述装置包括：SQUID传感器，用于接收二次场信号；缓冲器，对SQUID传感器采集的信号进行缓冲；程控放大器，调节放大倍数对缓冲器传递的信号进行差分放大；过零比较器，实时识别SQUID传感器的信号过零点，并触发程控放大器切换放大倍数；主控模块，接收程控放大器的信号后写入储存介质中，并控制同步模块以及GPS天线实现发射机与接收机的GPS同步。进一步地，所述主控模块与所述程控放大器之间设置A/D转换器。进一步地，所述主控模块连接显示模块用于显示，以及按键用于操作。进一步地，所述装置通过锂电池组经DC/DC变换器供电。进一步地，所述过零比较器采用滞回电压比较器，滞回电压比较器的输出端通过双向稳压二极管来获得一个窗口电压，控制比较窗口阈值，滞回电压比较器的两个输入端连接设置两个电阻R1和电阻R2，通过电阻R2连接一电阻R3后连接至滞回电压比较器的输出端电阻R4，改变电阻R2值可改变回差大小。进一步地，程控放大器采用两级电压控制放大器级联。进一步地，所述储存介质采用SD卡进行存储。本技术与现有技术相比，有益效果在于：本技术提供一种瞬变电磁接收装置，具体为一种自适应放大电磁测量装置，采用过零比较器和程控放大器实现了自适应放大，将负响应放大到与正响应同一幅值水平，有效提高接收信号的动态范围，解决了极化信号过零后因幅值过小不易被检测的问题，将晚期极化信号的信噪比有效提高了几百倍，减少噪声对接收信号的影响。因此，本技术成功提出一种解决方案，实现了瞬变电磁接收装置对感应-极化信号的高精度测量，有效地提高了地下异常体的解释精度。附图说明图1为本技术提供的装置结构示意图；图2为过零比较器(a)及其电压传输特性示意图(b)；图3为程控放大器示意图；图4为传统测量装置(a)与所述测量装置(b)的结果对比图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。参见图1所示，本技术提供的一种基于极化特征点幅值比的自适应放大电磁测量装置，包括SQUID传感器1、分段放大部分、信号采集部分。其中分段放大部分包括过零比较器2、数据缓冲器3、程控放大器4。信号采集部分包括主控模块5、A/D转换器6、显示模块7、同步模块8、储存介质9、按键10和GPS天线11等，其中SQUID传感器1分别与数据缓冲器3、过零比较器2连接，再连接程控放大器4，程控放大器4输出端连接A/D转换器6，再与主控模块5连接；GPS天线11与同步模块8连接，同步模块8再通过通讯端口与主控模块5相连接，按键10、显示模块7与储存介质9通过接口与主控模块连接。接收装置由锂电池组供电，经DC/DC变换器为主控模块5、同步模块8、显示模块7、程控放大器4、过零比较器2等供电。过零比较器2用于实时判断负响应的出现和触发程控放大器4；程控放大器4用于实现感应-极化响应的分段放大，同步模块8用于实现发射机与接收机的GPS同步，按键10和显示模块7通过输入接口与主控模块5，构成人机交互界面，通过人机交互界面设置接收波形的周期、采样点数、同步方式等参数，并可通过显示模块观察接收信号的波形。极化大地中的瞬变电磁感应-极化信号在早期为正响应，感应场占主导，中期信号快速衰减，晚期出现负响应，此时极化场占主导，幅值在几纳特-几十纳特量级范围内，极易被淹没在噪声当中不被发现。因此测量时，需要对正响应和负响应进行分段放大，将正负响应幅值放大到同一水平上。SQUID传感器1的信号首先分别通过缓冲器3和过零比较器2，其中过零比较器2采用滞回电压比较器，能够实时识别信号过零点，并防止误触发；缓冲器3将数据传递给程控放大器4进行差分放大，程控放大器4初始放大倍数设置为M1，当SQUID传感器1的信号衰减至零时，过零比较器2触发程控放大器4进行模式转换，放大倍数自动切换到M2，将负响应的幅值放大到与正响应幅值在同一水平，然后经A/D转换器6后进入主控模块5，按照预设的格式规范写入储存介质9中。如图2(a)和图2(b)所示，过零比较器采用滞回电压比较器，滞回电压比较器的输出端通过双向稳压二极管来获得一个窗口电压，控制比较窗口阈值，滞回电压比较器的两个输入端连接设置两个电阻R1和电阻R2，通过电阻R2连接一电阻R3后连接至滞回电压比较器的输出端电阻R4，改变电阻R2值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应放大电磁测量装置，其特征在于，所述装置包括：/nSQUID传感器，用于接收二次场信号；/n缓冲器，对SQUID传感器采集的信号进行缓冲；/n程控放大器，调节放大倍数对缓冲器传递的信号进行差分放大；/n过零比较器，实时识别SQUID传感器的信号过零点，并触发程控放大器切换放大倍数；/n主控模块，接收程控放大器的信号后写入储存介质中，并控制同步模块以及GPS天线实现发射机与接收机的GPS同步。/n

【技术特征摘要】
1.一种自适应放大电磁测量装置，其特征在于，所述装置包括：
SQUID传感器，用于接收二次场信号；
缓冲器，对SQUID传感器采集的信号进行缓冲；
程控放大器，调节放大倍数对缓冲器传递的信号进行差分放大；
过零比较器，实时识别SQUID传感器的信号过零点，并触发程控放大器切换放大倍数；
主控模块，接收程控放大器的信号后写入储存介质中，并控制同步模块以及GPS天线实现发射机与接收机的GPS同步。


2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控模块与所述程控放大器之间设置A/D转换器。


3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控模块连接显示模块用于显示，以及按键...

【专利技术属性】
技术研发人员：嵇艳鞠，吴羽珩，吴燕琪，孟祥东，王远，栾卉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22