[发明专利]一种室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置

说明书

本发明公开了一种室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置，包括瞬变电磁信号模拟发射子系统、程控载具运动模拟子系统和机载瞬变电磁接收子系统，以及地质异常体模型；程控载具运动模拟子系统和瞬变电磁信号模拟子发射系统均与机载瞬变电磁接收子系统连接。本发明装置通过地质异常体模型模拟真实矿体受激后产生的二次场衰减信号，降低了传统异常体模型的制作复杂性，在标定机载瞬变电磁接收子系统时，避免了在室外的各种不利条件的影响，能够高效地支持机载瞬变电磁接收子系统进行各种工况下的精细化性能试验，不受室外条件约束而缩短系统的开发周期。

技术领域

本发明属于瞬变电磁(TEM)物理模拟实验技术领域，具体涉及一种室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置。

背景技术

半航空机载瞬变电磁接收系统是一种时间域瞬变电磁方法的信号采集装置，其性能决定了数据质量。研究主要包括空芯线圈(含前置放大器、挂载技术)和接收机(含姿态、高度等传感器)的研制。通过前期研究工作，地面TEM和航空TEM接收系统的研制工作进展到后期各种试验时，都需要按照人文噪声较低、空域较好(对于航空，尤其是无人机管理带来的限制)、无雨水的条件原则选择室外试验场地，且每次试验需要按照野外作业方法布设发射系统，耗时耗力并且难以开展细致试验，如观察、调试线圈的响应特性，线圈姿态的影响、线圈运动噪声特性分析，接收机的性能指标，整个接收系统的性能分析等等，这样就无法开展深入的研究，研制出更先进的接收系统。

现有的地面TEM系统标定系统是以导电环为目标体的地面瞬变电磁系统的标定模型，该模型包含发射线圈、接收线圈、标定环和均匀大地四个部分，以理想标定环响应作为标准信号，其理论响应严格按照指数衰减，系统传输特性的非理想化会导致实测响应偏离理论指数衰减响应，将实测响应与理论指数衰减响应进行对比，根据实测响应偏离理论响应的程度便能对TEM的系统传输特性和早期信号畸变程度进行准确评价。该地面TEM系统标定系统的实测响应中不包含导电回线(标定环)的响应，还不可避免的包含各种非期望互感响应，并影响对系统传输特性的标定。由于这些非期望响应是该标定方法本身所固有，属于标定系统的系统误差，而这种误差是不能消除的；该系统只能用于标定整个接收系统，不能实现对接收机的单独标定；无法实现接收线圈姿态和运动噪声抑制的精细化研究；该系统标定工作量大，精度差。

现有的另外一种方法是通过分析半航空瞬变电磁信号及各种噪声的特点，建立仿真模型，采用可编程器件FPGA和SOPC技术实现直接数字频率合成技术DDS技术，将模拟的半航空瞬变电磁信号及各种噪声直接输入至接收机，实现对接收机的标定；该方法只能对接收机进行标定，而不能实现标定包括接收传感器在内的整个机载瞬变电磁接收系统。

现有的另外一种方法是将设计的地质异常体模型用各种导电材料做成物理模型，在模型表面或内部施加物理源，用换能器将接收的物理场响应转换为电信号记录在接收系统中，再进行模数转换与采样。这种方法中的物理模型只能有一种e指数衰减信号响应模型，建立物理模型投资大，选材困难。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置解决了现有的机载瞬变电磁接收系统设计时难以进行精细化性能试验，受室外条件约束较大的问题，实现了半航空瞬变电磁勘查技术室内物理模拟试验，对于野外工区勘查设计和正演计算以及结果验证有重要意义。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置，包括主控机、瞬变电磁信号模拟发射子系统、程控载具运动模拟子系统、机载瞬变电磁接收子系统和地质异常体模型；

所述主控机分别与程控载具运动模拟子系统和瞬变电磁信号模拟发射子系统通信连接，所述地质异常体模型与瞬变电磁信号模拟发射子系统连接；

其中，所述主控机用于控制瞬变电磁信号模拟发射子系统产生瞬变电磁信号及噪声信号、控制程控载具运动模拟子系统的运动状态及分析瞬变电磁接收信号的形态。