[发明专利]一种基于相关辨识技术的电法勘探系统

说明书

技术领域

本发明是使用相关辨识方法计算地下系统的视电阻率和视频散率的电法勘探系统。

背景技术

当地下介质中的电流稳定且电流密度足够小时，该地电系统可以看成是线性时不变系统，因此地球物理勘探问题便转换为系统辨识问题。将地下介质看作待辨识的系统，通过电极向地下供入伪随机电流信号，同时在地表接收通过大地系统的响应信号，利用伪随机相关辨识技术可以得到地下介质的传递函数。因为输入为电流，测量结果为电压，因此该传递函数即为地下介质的复阻抗。这实质是通信系统中伪随机扩频技术与自动控制中系统辨识技术在地球物理勘探中的应用。鉴于伪随机相关辨识技术的高效率与强压制噪声能力，该方法将有效的解决目前激电法中存在的噪声干扰和效率问题，因此其具有很好的发展前景。

目前现有的研究，美国Zonge GDP-32和加拿大Phoenix V8都是比较成熟的仪器，这些仪器均使用了MCU作为伪随机信号的产生单元，中南大学曾经使用美国Lattice公司的CPLD芯片来产生2ⁿ伪随机信号，后又尝试在CPLD上实现m序列与逆重复m序列的产生。Duncan等人使用的是伪随机二进制序列(PRBS)来进行探测，英国MTEM采用的也是PRBS信号，并使用解卷积的方式计算冲激响应与阶跃响应。赵璧如等人使用的是将CDMA技术引入电法勘探，用伪随机信号对探测信号进行调制，提高了信噪比。上述各仪器虽然提高了信噪比，但是在有较强抗干扰存在时，同时获得时域和频域比较理想的地球物理参数的方面有所不足。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于相关辨识技术的电法勘探系统，该系统抗干扰能力强，可同时获得时域的视电阻率和频域的视频散率等参数，实用前景较好。

本发明的技术解决方案为：本发明通过STM32F407ZGT6与Xilinx XC3S50AN相结合的方式，在硬件上实现相关辨识技术在电法勘探中的实际应用，包括：发射部分、接收部分和相关辨识数据处理部分，其中：

发射部分包括：第一GPS模块(1)、第一FPGA模块(2)、第一单片机模块(3)、IPM模块(4)、第一显示控制模块(5)、第一温度检测模块(6)、第一存储模块(7)、第一键盘模块(8)、第一串口通信模块(9)、第一发射电极(101)和第二发射电极(102)；

第一GPS模块(1)包括第一GPS天线(11)、第一脉冲输出端(12)和第一信号输出串口(13)；第一FPGA模块(2)包括第一分频脉冲同步模块(21)、第一伪随机信号生成模块(22)、第一启动控制模块(23)、和第一恒温晶振(24)；第一单片机模块(3)包括第一计数单元(31)、第一温度检测单元(32)、第一GPS串口(33)、第一异常报警单元(34)、第一显示与控制单元(35)、第一数据存储模块(36)、第一串口通信单元(37)、第一键盘控制模块(38)、第一启动控制单元(39)和第一信号记录单元(310)；IPM模块(4)包括驱动控制电路(41)、异常报警电路(42)和信号发送单元(43)；第一显示控制模块(5)包括第一参数显示单元(51)和第一触摸屏手动控制单元(52)；

驱动控制电路(41)与第一伪随机信号生成模块(22)连接，异常报警电路(42)与第一异常报警单元(34)相连接；参数显示单元(51)和触摸屏手动控制单元(52)均与第一显示与控制单元(35)相连；第一温度检测模块(6)与第一温度检测单元(32)连接；第一存储模块(7)与第一数据存储模块(36)连接；第一异常报警单元(34)与异常报警电路(42)连接；第一串口通信单元(37)与第一串口通信模块(9)连接；键盘模块(8)与第一键盘控制模块(38)相连接；

在发送部分中：第一GPS天线(11)接收卫星数据后，将接收到的卫星时间数据通过第一信号输出串口(13)发送至第一GPS串口(33)，并将从卫星接收到的授时时间脉冲通过第一脉冲输出端(12)传送给第一分频脉冲同步模块(21)；