一種三分量瞬變電磁探測接收機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電磁探測接收設備，具體的說是一種三分量瞬變電磁探測接收機，該接收機可以同時進行三個方向的測量，實現了全空間，立體式的探測。
【背景技術】
[0002]地質和礦產資源的開發和利用對人類社會具有重大的貢獻，瞬變電磁法(Transient electromagnetic method，TEM)作為電法勘探中的一種重要方法，因其具有施工效率高、觀測靈敏、耦合佳、形態簡單、分辨能力強等優點，使得它在許多地質勘探中成為首選方法。
[0003]瞬變電磁法，是利用不接地回線或接地線源向地下發射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場間歇期間利用線圈或接地電極觀測地下介質中引起的二次感應渦流場，從而探測介質電阻率的一種方法。早期的電磁場相當于頻率域中的高頻成分，衰減快，趨膚深度小；而晚期成分則相當于頻率域中的低頻成分，衰減慢，趨膚深度大。通過測量斷電后各個時間段的二次場隨時間變化規律，可得到不同深度的地電特征。
[0004]專利201410062943.7公開了一種瞬變電磁儀，它利用磁場在空中疊加的原理，將達到本安要求的多組發射電路同相，同時發射線圈的參數相同方向相同，它們在空中相互疊加，大大增強了抗干擾能力，增強了實用性。
[0005]專利201310713458.7公開了一種瞬變電磁接收機，主要包括超導量子干涉器傳感器;同步信號處理單元和數據采集單元等。它無需建立與發射機相匹配的同步時鐘，能夠通過感應發射機所發射的瞬變的磁信號來確定同步信號，具有結構簡單、精度高的優點。
[0006]目前傳統的研究大多是測量垂直Z分量并對其響應特征進行分析，在復雜地質構造(如礦井，隧道等)勘探中，傳統的探測設備不僅探測精度低，而且易產生解釋錯誤，已經越來越不能滿足野外實際生產的需要。

【發明內容】

[0007]本實用新型的目的是針對現有技術存在的主要缺點提供一種三分量瞬變電磁探測接收機，該接收機結構簡單實用，可以滿足全空間、立體式、快速精確的測量要求。
[0008]本實用新型通過以下技術方案實現:
[0009]—種三分量瞬變電磁探測接收機，包括接收線圈、阻抗匹配電路、信號放大電路、低通濾波電路、信號采集卡、上位機和模擬電路電源，所述的接收線圈與阻抗匹配電路連接，阻抗匹配電路與信號放大電路和模擬電路電源連接，信號放大電路與低通濾波電路和模擬電路電源連接，低通濾波電路與模擬電路電源和信號采集卡連接，所述信號采集卡與上位機連接，所述上位機上帶有USB接口。
[0010]進一步的，所述的信號放大電路由精密儀用放大器INA163及相應增益電阻RG組成，設計的放大倍數為1倍;所述的低通濾波電路由濾波芯片UAF42、電容C1、(:2和電阻R6、R7、R8、R9連接構成，低通濾波電路的截止頻率為30kHz ο所述的模擬電路電源為信號放大電路和阻抗匹配電路供電。
[0011 ]進一步的，所述信號采集卡為24位USB信號采集卡。
[0012]進一步的，所述的上位機采用具有Windows操作系統，多核處理器和USB總線接口的平板電腦組成，采用美國國家儀器公司(NI)開發的LabVIEW軟件為開發平臺，使用圖形化編輯語言G語言編寫程序。
[0013]本實用新型具有以下優點和積極效果:
[0014]1、本實用新型解決了在復雜地質環境下進行三維立體探測的難題，實現了全空間的電磁探測，節省了人力物力資源，提高了探測效率和探測準確性。
[0015]2、本實用新型操作界面清晰直觀，性能穩定、可靠性高，可應用于礦產資源調查、地下采空區探測，地下水資源探測等方面。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型三分量瞬變電磁探測接收機結構圖。
[0017]圖2是本實用新型圖1中阻抗匹配電路2、信號放大電路3、低通濾波電路4的結構圖。
[0018]圖3是本實用新型圖1中上位機控制軟件的結構圖。
[0019]附圖標記說明:I接收線圈，2阻抗匹配電路，3信號放大電路，4低通濾波電路，5信號采集卡，6 USB接口，7上位機，8模擬電路電源，9參數設置模塊，10電流采集模塊，11信號采集模塊，12數據存儲模塊，13狀態監測模塊。
【具體實施方式】
[0020]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0021]由附圖1所示:一種三分量瞬變電磁探測接收機包括接收線圈1、阻抗匹配電路2、信號放大電路3、低通濾波電路4、信號采集卡5、上位機7和模擬電路電源8，所述的接收線圈I與阻抗匹配電路2連接，阻抗匹配電路2與信號放大電路3和模擬電路電源8連接，信號放大電路3與低通濾波電路4和模擬電路電源8連接，低通濾波電路4與模擬電路電源8和信號采集卡5連接，所述信號采集卡5與上位機7連接，所述上位機7上帶有USB接口 6。
[0022]所述接收線圈I由三個多匝數小回線的線圈組成，主要用來產生發射線圈關斷后感應二次場信號，其中，線圈尺寸、匝數可選根據實際情況進行選擇。
[0023]所述模擬電路電源8為阻抗匹配電路2、信號放大電路3、低通濾波電路4供電。
[0024]由附圖2所示:所述的阻抗匹配電路2主要由電阻RhR^RhRdPR5進行串并聯構成，VIN+、VIN-為接收線圈感應到的輸入信號，由于瞬變電磁信號為寬頻帶信號，當進行信號阻抗匹配之后，擴大了信號的帶寬，保存了有效的信號輸入。
[0025]由附圖2所示:所述信號放大電路3由精密儀用放大器INA163及相應增益電阻Rg組成，增益電阻Re控制放大倍數的大小。本實用新型設計的放大倍數為10倍。V+、V-為放大器所需的模擬電源8的正負極。該電路具有差分輸入、單端輸出、高輸入阻抗及高共模抑制比等特點，特別適合于動態范圍較大的瞬變電磁信號的放大。
[0026]由附圖2所示:所述低通濾波電路4由濾波芯片為UAF42和配套電阻R6、R7、R8、R9和電容C1、C2構成。V+、V-為放大器所需的模擬電源8的正負極。V。為濾波器的輸出信號。UAF42是一個單片集成電路，其中包含了運算放大器、匹配電阻和狀態可調雙極濾波極對所需的精密電容，以及一個獨立的精密四運放；UAF42實現的濾波器是時間連續的，同時避免了開關噪聲和開關電容濾波器的混疊誤差;這種狀態可調拓撲結構使濾波器受外部器件的影響很小；低通濾波電路4主要為了抑制瞬變電磁信號晚期的噪聲信號，該濾波器截止頻率很高，本實用新型設計為30kHz。
[0027]所述信號采集卡5為24位USB信號采集卡。該采集卡具有八路大量程，高采樣率，低噪聲的高性能同步信號采集通道，在IKsps采樣率下采樣噪聲峰峰值僅為0.00004V。同時設計有采集狀態指示燈，可以實時對采集卡的狀態進行判定。
[0028]所述上位機7采用具有Windows操作系統，多核處理器和USB總線接口的平板電腦組成，采用美國國家儀器公司(NI)開發的LabVIEW軟件為開發平臺，使用圖形化編輯語言G語言編寫程序。控制軟件在LabVIEW2010環境下編寫，通過調用庫函數節點(CLF)來訪問動態鏈接庫(DLL)，進而調用API函數使應用程序與驅動程序通信。
[0029]由附圖3所示:本實用新型中的三分量瞬變電磁探測接收機和接收線圈I連接完成之后，瞬變電磁上位機7通過參數設置模塊9設置存儲路徑，點號，線號，采樣率，疊加次數等參數，設置完成之后開始發射，電流采集模塊10采集發射電流波形，采集完成之后進入信號采集模塊11，上位機7能夠實時顯示采集到的瞬變電磁信號，并對采集到的信號進行初步的判定，當疊加次數完成之后便進入數據存儲模塊12，系統將自動按照存儲路徑將電流數據和信號數據保存在上位機7的硬盤里。所述狀態監測模塊13能夠對發射電流狀態，信號采集狀態，存儲狀態，采集卡設備狀態進行在線監測，以實時控制采集狀態。
[0030]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種三分量瞬變電磁探測接收機，其特征在于，該三分量瞬變電磁探測接收機包括接收線圈(I)、阻抗匹配電路(2)、信號放大電路(3)、低通濾波電路(4)、信號采集卡(5)、上位機(7)和模擬電路電源(8)，所述的接收線圈(I)與阻抗匹配電路(2)連接，阻抗匹配電路(2)與信號放大電路(3)和模擬電路電源(8)連接，信號放大電路(3)與低通濾波電路(4)和模擬電路電源(8)連接，低通濾波電路(4)與模擬電路電源(8)和信號采集卡(5)連接，所述信號采集卡(5)與上位機(7)連接，所述上位機(7)上帶有USB接口( 6)。2.根據權利要求1所述的一種三分量瞬變電磁探測接收機，其特征在于:所述的信號放大電路(3)由精密儀用放大器INA163及相應增益電阻RG組成，設計的放大倍數為10倍;所述的低通濾波電路(4)由濾波芯片UAF42、電容C^C2和電阻R6、R7、R8、R9連接構成，低通濾波電路(4)的截止頻率為30kHz。3.根據權利要求1所述的一種三分量瞬變電磁探測接收機，其特征在于:所述信號采集卡(5)為24位USB信號采集卡，所述上位機(7)采用具有Windows操作系統，多核處理器和USB總線接口的平板電腦組成。
【專利摘要】本實用新型涉及一種三分量瞬變電磁探測接收機，包括接收線圈、阻抗匹配電路、信號放大電路、低通濾波電路、信號采集卡、上位機和模擬電路電源。信號放大電路由精密儀用放大器INA163及相應增益電阻RG組成，低通濾波電路采用濾波芯片UAF42。采集卡為24位USB信號采集卡，上位機采用具有Windows操作系統，多核處理器和USB總線接口的平板電腦組成，采用美國國家儀器公司LabVIEW軟件為開發平臺。本專利可以同時進行三個方向的測量，節省了人力物力資源，提高了探測效率，操作界面清晰直觀，軟件性能穩定、可靠性高，可應用于礦產資源調查、地下采空區探測，地下水資源探測等方面。
【IPC分類】G01R29/08
【公開號】CN205317861
【申請號】CN201620012875
【發明人】周威帆, 張琦, 張鵬宇, 范鑫垚, 張天成
【申請人】吉林大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月8日