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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