【摘要】：海洋是一個(gè)資源寶庫(kù),除部分石油和天然氣外,大量的資源等待人類(lèi)開(kāi)發(fā)。隨著陸地礦產(chǎn)資源的逐漸枯竭,世界各國(guó)對(duì)海洋資源的開(kāi)發(fā)力度不斷加大,各種物探方法被應(yīng)用在油氣資源。海洋激電法是近些年才興起的一種海洋物探方法,本文的研究?jī)?nèi)容主要基于激電法中的雙頻激電法分支。雙頻激電法自從70年代問(wèn)世,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于陸地金屬礦產(chǎn)資源勘探等方面,并取得了良好的應(yīng)用效果。近幾年來(lái),國(guó)家海洋局第一海洋研究所和中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)測(cè)控系在海洋雙頻激電法的研究與應(yīng)用中做了不少工作,研制出了一套原理樣機(jī),經(jīng)過(guò)多次海洋試驗(yàn)取得了一批成果和經(jīng)驗(yàn)。該雙頻激電儀的接收機(jī)采用集中式的數(shù)據(jù)采集方式,接收到的電信號(hào)通過(guò)一條長(zhǎng)電纜輸入數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。該長(zhǎng)電纜在海上作業(yè)過(guò)程中操作不方便,同時(shí)由于海底工作環(huán)境具有惡劣與未知性等特點(diǎn),容易使電纜受到損傷。而單根的長(zhǎng)電纜一旦受損,其修復(fù)過(guò)程將非常繁瑣,導(dǎo)致時(shí)間與金錢(qián)的大量浪費(fèi)。 本論文即是基于現(xiàn)有的海洋雙頻激電法應(yīng)用基礎(chǔ)上,提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于分布式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),來(lái)改進(jìn)雙頻激電儀的接收機(jī)。引入分布式概念后,以前的長(zhǎng)電纜,變成了由多段短電纜組合而成的分布式“數(shù)字纜”,每段短電纜具備獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集能力,可以對(duì)接收電極接收的電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。短電纜的制造工藝實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、批量化,每一段短電纜都可以被其他電纜替換。因此,儀器的可靠性得到提高,降低了海洋作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn),并且在保證了高密度測(cè)量功能的同時(shí)變得小型化和輕便化。同時(shí),每段纜中的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)在最短的距離內(nèi)將雙頻激電信號(hào)轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號(hào),可以最大程度避免模擬信號(hào)在電纜內(nèi)傳輸?shù)臅r(shí)候受到發(fā)送信號(hào)的電磁干擾及接收通道間的串?dāng)_,保證了測(cè)量精度。 本分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于上述多段串聯(lián)的短電纜而實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)由多個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)組成,節(jié)點(diǎn)之間的通訊通過(guò)電纜內(nèi)的RS-485總線(xiàn)通訊。多段電纜連接起來(lái)就可以組成一個(gè)多通道的數(shù)據(jù)采集纜,合理的設(shè)計(jì)單段纜的長(zhǎng)度,可以實(shí)現(xiàn)高密度電法測(cè)量。采集節(jié)點(diǎn)在硬件方面由電場(chǎng)傳感器、信號(hào)調(diào)理電路(放大電路、濾波器、24位ADC等)、電源電路、單片機(jī)控制核心、存儲(chǔ)電路等幾個(gè)部分組成。接收電極接收的差分雙頻信號(hào)經(jīng)過(guò)阻抗匹配后,輸入到前置程控儀表放大器。該放大器可以實(shí)現(xiàn)增益1、2、4、…4096倍數(shù)的自由調(diào)整。信號(hào)放大以后,進(jìn)入到二階巴特沃斯低通濾波器,除去高頻噪聲。濾波完的信號(hào)送入24位A/D轉(zhuǎn)換器,A/D轉(zhuǎn)換器在分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)同步測(cè)量信號(hào)的控制下,以200Hz的采樣率對(duì)0.6Hz/9Hz的雙頻信號(hào)做模數(shù)轉(zhuǎn)換。單片機(jī)采集讀取完ADC的轉(zhuǎn)化值后,將數(shù)據(jù)以txt文件格式存儲(chǔ)到大容量Micro SD卡內(nèi)。數(shù)據(jù)采集工作完成后,運(yùn)行于電腦中的上位機(jī)數(shù)據(jù)采集控制與數(shù)據(jù)處理軟件將節(jié)點(diǎn)內(nèi)將數(shù)據(jù)讀出,通過(guò)LabVIEW高度發(fā)達(dá)的數(shù)據(jù)處理功能恢復(fù)出原始波形信號(hào),然后經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波器后分別得到高頻、低頻的波形數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)一系列數(shù)值處理后按照激電參數(shù)的計(jì)算公式得到視電阻率值及視幅頻率值,數(shù)據(jù)結(jié)果以曲線(xiàn)形式顯示、以txt格式存儲(chǔ)成文件。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試完成后,進(jìn)行了多項(xiàng)室內(nèi)及室外測(cè)試。室內(nèi)測(cè)試中,對(duì)系統(tǒng)硬件的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)測(cè)試,并對(duì)測(cè)量精度進(jìn)行了檢驗(yàn)與校正。在地空學(xué)院水槽物理模擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了水槽實(shí)驗(yàn),在水槽中對(duì)銅盒子、黃銅礦等進(jìn)行了定點(diǎn)測(cè)試和拖動(dòng)測(cè)試,驗(yàn)證了系統(tǒng)在海洋環(huán)境下測(cè)量的可行性與正確性后,在青島石老人海灘進(jìn)行了野外試驗(yàn)。海灘測(cè)試采用定點(diǎn)測(cè)量方式,測(cè)量了該海灘不同深度的視電阻率值及漲潮過(guò)程中的視電阻率值變化曲線(xiàn),取得了一批具有分析價(jià)值的數(shù)據(jù),并再次驗(yàn)證了分布式系統(tǒng)在海洋環(huán)境下電法測(cè)量的可行性與穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TP274.2;P714

【參考文獻(xiàn)】

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1 雷航，，熊光澤，劉錦德;分布式軟件模塊的相關(guān)性與軟件可靠性模型[J];電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);1995年06期

2 朱大銳;張團(tuán)善;高文;;ATmega128L單片機(jī)的Micro SD卡讀寫(xiě)[J];單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2009年05期

3 何繼善;電法勘探的發(fā)展和展望[J];地球物理學(xué)報(bào);1997年S1期

4 董浩斌,王傳雷;高密度電法的發(fā)展與應(yīng)用[J];地學(xué)前緣;2003年01期

5 羅小剛;張焱;彭承琳;;基于MSP430和SD卡的FAT16文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2008年11期

6 王國(guó)忠;;海底光電復(fù)合纜的研制[J];光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù);2009年01期

7 潘洪躍;基于MODBUS協(xié)議通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)量技術(shù);2002年04期

8 李明,黃天戍,孫濤,任清珍;基于RS-485總線(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2003年30期

9 何俊學(xué);張民悅;李戰(zhàn)明;;面向?qū)ο蠓植际杰浖煽啃栽u(píng)估模型研究[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2008年S2期

10 崔萃;;單片機(jī)軟件可靠性之時(shí)間冗余解決方案[J];科技信息;2010年19期

本文編號(hào)：2635588