航空瞬变电磁法数据获取与处理
【类型】学位论文
【作者】徐娇
【关键词】 航空瞬变电磁法 一维正反演 小波阈值消噪 FPGA LabVIEW
【摘要】随着当今社会经济的快速发展,导致对各种资源尤其是矿产资源的极大消耗,对矿产资源的快速勘察问题也日益加剧。如今众多的物探方法中,航空物探具有成本低、效率高、适应性强等优势,在物探领域有很高的应用价值。而我国国土面积辽阔、矿产资源丰富,航空物探的方法更符合我国国情,也有更广阔的发展前景。 然而,目前航空物探的商用化仪器系统多为国外研制,我国使用的高端仪器主要依赖进口,但这些仪器价格昂贵、多采用仪器设备和软件系统分开销售、仪器参数不一定适用于我国地形地貌和勘测条件;虽然国内有相关的单位和高校相继展开研发工作,但出现的成熟的商业化产品很少,因而国产化的航空瞬变电磁探测仪器的研制就很有必要且很有意义。而在当今的仪器领域,随着现代计算机技术的介入和发展,虚拟仪器技术已成为一种新型的仪器构造技术,基于这些现状,可朝着研发基于虚拟仪器思想的航空瞬变电磁仪器的方向发展。本文将虚拟仪器技术与航空瞬变电磁仪器的研制相结合,详细介绍了航空瞬变电磁接收机的软件系统——数据采集与处理系统的设计过程。论文的主要工作包括三大部分:一、理论研究部分;二、预处理及其FPGA实现部分;三、接收机软件系统部分。 第一部分中,首先学习了航空瞬变电磁法的相关背景理论知识——基本原理、一维正/反演算法、接收机接收信号的特点及噪声、常用消噪方法。在此基础上,研究了正演中用到的G-S变换法和汉克尔变换法、反演中改进阻尼最小二乘法的流程。 第二部分中,主要是对接收机数据进行基于小波阈值消噪的预处理及其FPGA实现,首先是在Matlab平台上的仿真及分析,消噪效果较好,通过Matlab平台的验证后,再进行基于FPGA的小波阈值消噪系统设计的预研究,进行各模块设计、仿真以及整体仿真,以便后续接收机朝着实时快速处理方向改进。 第三部分中,主要是进行接收机软件系统的设计与测试,在此之前给出了接收机的总体结构、软/硬件平台,并编写了Matlab程序来实现第一部分中所学习的正/反演算法,以及选取不同参数进行仿真分析,为实际探测系统提供参考和理论依据;之后详细介绍了接收机软件系统的设计,包括前面板设计、后台信号流程设计以及各个功能模块的后台设计;并将Matlab平台上仿真通过的一维正/反演算法、小波阈值消噪算法移植到软件系统中,结合数据采集卡硬件设备进行各功能测试与分析,各功能模块基本达到设计的要求。 本文设计出的接收机软件系统操作方便、人机交互性强、系统维护升级方便,集合了数据采集、数据保存/重现、数据小波去噪、数据正反演功能,经测试各功能也基本满足设计的要求;设计的基于FPGA的小波消噪系统也基本能达到设计要求。
【学位名称】硕士
【学位授予单位】中国地质大学(武汉)
【学位授予年度】2016
【导师姓名】王广君
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