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基于高速数字信号处理平台的瞬变电磁原型系统 基于高速数字信号处理平台的瞬变电磁原型系统 刘翔宇，陈文斌，王勇，付志红 （重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400030 ） 摘要：瞬变电磁早期信号幅度大、衰减快、信号复杂， 机的采样速度和动态范围[7~10]，如吉林大学的 反映地下浅层地质结构，而晚期信号幅度小、衰减慢， ATTEM 瞬变电磁系统。TEM 接收机一般采用高 反映地下深部结构信息；针对浅层探测，需要发射电流 分辨的单A/D 采集电路，以获取微弱的晚期信号， 关断时间短，接收系统具有高采样率、高速处理能力以 因此，A/D 的采样速率不会太高，很难精确记录 及大的存储容量。基于 VHS-ADC 高速数字信号处理系 早期信号的高频分量。针对早期信号，国外已有 统，设计高速瞬变电磁原型系统，系统早期采样间隔可 研制甚早期时间域电磁系统，但是大多数系统的 达 9ns ，通过逻辑处理对变化缓慢的晚期信号进行下采 采样时间都还没有突破µs 级，如美国GDP32 系 样，解决了信息存储量大的问题。实验证明，原型系统 统的Nano TEM 最小采样时间为 1.2µs。 方便地实现了瞬变电磁信号的全程采集和早期信号高密 本文基于 VHS-ADC 高速数字信号处理平 度采集，具有很好的浅层探测能力。 台，利用其高速A/D 和高性能的逻辑处理能力设 计瞬变电磁原型系统，对瞬变电磁信号分段采样 关键词：VHS-ADC ；瞬变电磁法；原型系统；下采样 存储。早期信号高速采样存储，采样速度能够达 到9ns ，晚期信号进行高速转换而间隔采样存储， 1 引言 采用自制的发射机，应用中心回线装置进行了实 验测试。 瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Methods, 简称 TEM ）是一种时间域电磁勘探方 2 瞬变电磁原型系统 法[1~3]，广泛应用于矿产勘探、油气田勘探、工 程勘探与地下水勘探等领域中[4~6]，是目前地球 瞬变电磁原型系统结构如图1 所示，其主要 物理探测领域里一种应用前途非常广阔的勘探 由发射机、发射线圈、接收线圈、调理电路与接 方法，与地球物理勘探领域中的其他方法相比， 收机组成。原型系统将同时测量发射电流与瞬变 瞬变电磁法具有穿透力强、分辨率高、信息丰富、 信号，方便后期数据分析处理。 勘探效率高等特点[1~3] 。 控制信号I/O接口 启动开关 瞬变电磁信号的特点是早期衰减快、幅度 发射机 供电方向 大、信号复杂，反映浅层地质特征；而晚期信号 供电使能 衰减慢、幅度小，反映的是深部地质特征。从原 供电信号控制电路 理上讲，瞬变电磁法能够测量地表至深层几千米 发 接 发射频率 的地质结构，但是由于发射电流的关断时间不为 射 收 时序生成 早期采样数 零、探测装置过渡过程等限制，反映浅层地质特 线 线 电路 晚期采样数