[发明专利]矿用瞬变电磁仪及瞬变电磁信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿用地质探测仪器领域，尤其涉及一种矿用瞬变电磁仪及瞬变电磁信号处理方法。

背景技术

瞬变电磁法也称时间域电磁法(Time domain electromagneticmethods)，简称TEM，它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈观测二次涡流场的方法。其基本工作方法是：于地面或空中设置通以一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次电磁场，并在地下导电岩矿体中产生感应电流：断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减。衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小；而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。

中国实用新型专利申请号为：“200920181682.5”，名称为：“新型矿用瞬变电磁仪”的专利申请文件中公开了一种新型矿用瞬变电磁仪，包括不共地的两组直流电源、MCU、内存、USB接口、液晶显示电路、光耦、发射电路、接收电路、发射线圈和接收线圈，所述接收电路、内存、液晶显示电路、光耦、USB接口分别与MCU相连接，其中一组直流电源为MCU供电，另一组电源为发射电路供电，光耦用于隔离发射电路和接收电路，发射电路和接收电路分别与发射线圈与接收线圈相连接，所述发射电路采用低电压限流电路，其发射电压限制在9.6V以内，发射电流控制在1.5A以内。但是，该方案直接采用MCU进行发射和接受信号的控制与处理，采集速率不高，且对采集的随机干扰信号的没有进行有效处理，在干扰严重时，偏于正常值。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种利用与微处理器(MCU)总线通信的复杂可编程逻辑器件(CPLD)进行实时信号发射与采集，提高采集速率的矿用瞬变电磁仪，及采用实采信号与空采信号相减而滤除杂波干扰的瞬变电磁信号处理方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种矿用瞬变电磁仪，包括微处理器、内部控制总线、复杂可编程逻辑器件、实时发射模块、实时采集模块和显示模块，所述微处理器通过内部控制总线与复杂可编程逻辑器件电连接，所述实时发射模块、实时采集模块分别与复杂可编程逻辑器件电连接，所述显示模块与微处理器连接；所述实时发射模块包括发射控制单元和发射线圈，发射控制单元的输入端连接复杂可编程逻辑器件，发射控制单元的输出端连接发射线圈；所述实时采集模块包括采集控制单元和采集线圈，采集控制单元的输入端连接复杂可编程逻辑器件，采集控制单元的输出端连接采集线圈；所述实时发射模块间隔周期发射两种电磁波，一种为实采电磁波，另一种为空采电磁波，所述实时采集模块实时接收间隔周期发射的两种电磁波信号并通过复杂可编程逻辑器件送入微处理器中处理，微处理器对接收到的两种电磁波信号进行差运算，得出运算结果。

其中，所述发射控制单元包括左半桥导通控制芯片、右半桥导通控制芯片、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管，第一场效应管和第二场效应管构成左半桥结构，第三场效应管和第四场效应管构成右半桥结构；左半桥导通控制芯片包括第一控制输出端、第二控制输出端、第一使能端和第一控制输入端，第一控制输入端和第一使能控制端分别连接到复杂可编程逻辑器件，第一控制输出端连接第一场效应管的栅极，第二控制输出端连接第二场效应管的栅极，第一场效应管的源极连接高电平，第二场效应管的漏极接地，第一场效应管的漏极与第二场效应管的源极连接的公共端点连接发射线圈的一端；右半桥导通控制芯片包括第三控制输出端、第四控制输出端、第二使能端和第二控制输入端，第二控制输入端和第二使能控制端分别连接到复杂可编程逻辑器件，第三控制输出端连接第三场效应管的栅极，第四控制输出端连接第四场效应管的栅极，第三场效应管的源极连接高电平，第四场效应管的漏极接地，第三场效应管的漏极与第四场效应管的源极连接的公共端点连接发射线圈的另一端。

其中，所述电磁仪还包括用于人机交互的触摸屏，所述触摸屏与所述微处理器电连接。

其中，所述电磁仪还包括USB通信接口，所述USB通信接口与所述微处理器电连接。

其中，所述电磁仪还包括用于移动供电的可充电电池组。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种瞬变电磁信号处理方法，包括以下步骤：

a.实时发射模块间隔周期发射两种类型的电磁波，一种为实采电磁波，另一种为空采电磁波；