[发明专利]一种分布式时间域激电接收装置及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电法勘探仪器，特别是涉及一种分布式时间域激电接收装置及实现方法。

背景技术

电法勘探是利用地壳中岩矿石的电磁学性质和电化学性质的差异，通过对电磁场的空间分布规律和时间特性的观测和研究，实现寻找不同类型有用矿产、查明地质构造和解决地质问题的地球物理勘探方法。

作为电法勘探的重要分支方法，激发极化法(IP)以电阻率和极化率两个物性参数为物质基础，可以提供地下介质导电性和电化学活动性两个方面的分布信息。时间域激发极化法(TDIP)的仪器相对简单、普及程度高、资料处理和二、三维反演技术成熟，广泛应用在勘查金属与非金属固体矿产资源、地下水资源和油气资源等领域，效果良好。随着资源探测难度的加大，实际勘探工作对激电方法的应用提出了更高的要求，主要表现在勘探深度大、探测结果要求更加精细。

目前，国内绝大多数的勘探单位开展激电工作主要采用时间域激发极化法(TDIP)，使用的激电仪器系统以国产为主。在高效和可靠获取大量高精度激电数据的能力方面，目前普遍采用的激电接收机还有较大差距，不足之处主要体现在以下方面：

①接收机的通道数量少(单通道或通道少)，野外工作效率低；

②接收机检测信号分辨能力差，测量精度低；

③接收机不具备全波形记录功能，一般只提供多次叠加后的一个视极化率或断电后几个时刻的视极化率，没法进行后续去噪处理和数据质量评价；

④接收机无实时监测数据质量功能，只能盲目叠加采集。

因此，高效获取大量高精度激电数据则成为激电法当前迫切需要解决的技术难题。开发出现代时间域激电仪器系统，使高效高质量获取密集测点或面积性观测资料成为可能，才能真正实现激电法精细探测的目标，并成为了一种新的技术需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种分布式时间域激电接收装置及实现方法。本发明中，分布式时间域激电接收装置包括主控单元、数传单元和接收机单元。本发明提高了野外电法勘探工作效率，同时优化软件和硬件进行噪声抑制，提高激电接收机的信噪比，操作简便、鲁棒性强，提高了系统工作效率。

根据本发明的一个方面，提供了一种分布式时间域激电接收装置，包括：主控单元，用于收集接收机数据并进行预处理及成图显示，同时监测接收机的实时工作状态，存储数据文件，实现后续室内的精细数据处理；数传单元，用于接收机与主控单元之间处理后数据的长距离有线高速传输；接收机单元，用于多接收机多通道的同步观测，大动态范围、高精度采样数据的全波形采集。

优选的，所述主控单元利用以太网或WIFI与数传单元互联，以有线方式连接多个(1～n)多通道接收机。

优选的，所述主控单元还用于叠加数传单元传输的有用信号，提高接收信号的信噪比。

优选的，所述数传单元用于完成信息中转传输，并为接收机提供远程供电。

可选的，所述数传单元对RS485物理信道进行均衡、预加重调理，改善接收端的信号波形，在高传输率下延长通信距离。

优选的，所述接收机单元采用硬件低通滤波和工频陷波技术抑制已知频率噪声对有用信号的干扰，提高信噪比。

优选的，所述接收机单元采用低纹波噪声的高精度电源为模拟电路供电，数字和模拟电源分开布线。

优选的，所述接收机单元采用屏蔽和接地方法，消除共模噪声，避免回路中噪声耦合。

可选的，所述接收机单元在发送机供电时采集总场电位差，发送机断电时采集二次场电位差，现场采集过程中实现数据的实时监控。

可选的，分布式时间域激电接收装置采用分布式8*n(n＝1、2、3、4…)通道、同时测量，多个接收机多测点同步观测。

根据本发明的另一个方面，提供了一种分布式时间域激电接收装置实现方法，包括：步骤S1，调理接收机电极间的电位差信号并分两路分别送至预采样ADC和程控增益放大器PGA；步骤S2，接收机通道同时预采样ADC完成双极性信号的第一次高速粗采样，数字化后通过FPGA内部编码模块动态生成PGA的瞬时增益，作为浮点数据的阶码缓存于FPGA内部FIFO；步骤S3，放大后的模拟信号落在后级ADC的半量程至满量程之间，由后级高精度同时采样ADC进行第二次精细采样，其转换结果作为浮点数据的尾数缓存于FPGA的内部FIFO；步骤S4，被测信号经瞬时浮点放大后，阶码和尾数两部分组成AD转换结果；步骤S5，数传单元通过屏蔽双绞线实现RS485总线长距离有线高速传输；步骤S6，主控单元收集接收机数据并进行预处理及成图显示，同时监测接收机的实时工作状态，存储数据文件，实现后续室内的精细数据处理。