CN109061745A - 一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统及探水装置 - Google Patents
一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统及探水装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109061745A CN109061745A CN201810993390.5A CN201810993390A CN109061745A CN 109061745 A CN109061745 A CN 109061745A CN 201810993390 A CN201810993390 A CN 201810993390A CN 109061745 A CN109061745 A CN 109061745A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tunnel
- transient electromagnetic
- signal
- fpga
- driver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims description 12
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 22
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 23
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 8
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 24
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000010291 electrical method Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/885—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for ground probing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
Abstract
本发明公开了一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统，包括发射系统、接收系统以及与接收系统信号输出端连接的计算机；所述发射系统包括波形发射器、驱动器、输出保护电路、输出级、发射天线以及电源；所述接收系统包括接收天线、传感器、放大器、A/D转换器、FPGA及ARM处理器。本发明具有良好的探测精度，可用于多向探测掌子面前方地质含水构造，本发明结合地质雷达和瞬变电磁仪两者优点，通过采用正反向波采集叠加实现快速移动扫描式探测，弥补了地质雷达在探测深度上的不足及干扰严重的问题；可实现地表至较大深度内地质体的快捷、便利及无损探测，有利于施工期间水灾害监测，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及超前地质预报技术领域，具体是一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统及探水装置。
背景技术
目前国内外常用的超前地质预报根据预报的距离可分为中长距离超前预报和短距离超前地质预报，中长距离超前预报方法主要有TSP隧道地震波预报技术、中长距离超前水平钻孔等；短距离超前地质预报方法主要有掌子面地质素描、地质雷达、红外探测等。依据原理又可分为地质分析预测法和地球物理物探法。地质分析预测法主要有超前导洞法和超前钻孔法；地球物理物探法依据仪器工作原理又可分为：以反射波变化为测量原理的微振波反射法(TSP)和电磁波反射法(GPR)；以电阻率变化为测量原理的直流电法(DEM)、高密度电阻率法和瞬变电磁法(TEM)。地质雷达由于使用频率较高，电磁波的能量在地层中衰减很大，探测深度很浅，而瞬变电磁探测主要是定点测量，探测效率较低，不适合进行大规模的探测。
隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式，为了预防隧道突水灾害的发生，通常使用超前地质预报技术进行探测隧道掌子面前方地质地层含水情况。但是，传统的隧道掌子面探水设备往往只能单一方向探测掌子面前方地质地层含水情况，导致探测精度不高，同时无法快速判别掌子面前方岩土体电阻率的异常，不利于施工期间有效进行水灾害监测。因此，需要设计一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统及探水装置，以解决上述背景技术中提出的问题，通过结合地质雷达和瞬变电磁仪两者优点，将地质法、物探法和钻探法相结合，采用正反向方波采集叠加实现快速移动扫描式探测，同时弥补地质雷达探测深度有线及干扰严重等问题，可实现地表至较大深度内地质体的快捷、便利及无损探测，有利于施工期间水灾害监测。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统，包括发射系统、接收系统以及与接收系统的信号输出端连接的计算机；所述发射系统包括波形发射器、驱动器、输出保护电路、输出级、电磁感应装置的发射天线以及用于对波形发射器、驱动器和输出级供电的电源；所述波形发射器用于连续发射脉冲式低频电磁信号；所述波形发射器的输出与驱动器的输入相连；所述驱动器的输出通过输出保护电路连接至输出级，通过输出保护电路保护驱动器与输出级的电流稳定，有利于提高探测精确度；所述电源分别与波形发射器、驱动器和输出级连接；所述发射天线通过信号电缆与发射系统连接；
所述接收系统包括电磁感应装置的接收天线、传感器、放大器、A/D转换器、FPGA及ARM处理器；所述接收天线通过信号电缆与接收系统连接；所述接收天线通过传感器连接至放大器；所述放大器与A/D转换器通过滤波器连接；所述A/D转换器通过现场可编程门阵列FPGA及ARM处理器与计算机连接；所述传感器用于将电磁感应装置的磁信号转变为电信号；所述放大器用于将传感器转变的电信号进行放大；所述滤波器用于将放大器放大的电信号进行过滤掉高频干扰信号并形成模拟信号传输至A/D转换器；所述A/D转换器用于将模拟信号转化成数字信号；所述FPGA用于将数字信号进行数据采集并存储；所述ARM处理器用于将FPGA采集的数据传输到计算机；
所述数据采集选用FPGA，是充分考虑了FPGA的并行性和实时性，在FPGA中可用硬件描述语言构建多个完全并行的ADC控制器，从而并行同步控制各通道ADC进行数据采集，这是ARM所不能实现的；
AD转换器是接收系统中最重要的器件，通过AD转换器能集成程控增益放大器和数字滤波器，可以尽量减少模拟电路，从而减少模拟信号中可能引入噪声的环节，有利于提高数据精度，也有利于减小系统体积和降低成本。
作为本发明进一步的方案：所述驱动器包括用于提供驱动能力以提高电流输出的IR2110S驱动芯片。
作为本发明再进一步的方案：所述输出级依次通过同步隔离电路、同步信号电路与现场可编程门阵列FPGA连接。
作为本发明再进一步的方案：所述AD转换器为ADS1255。
作为本发明再进一步的方案：所述接收系统设有不少于16个通道。
作为本发明再进一步的方案：所述接收系统中的每个通道均采用单独的AD转换器，通过并行控制进行同步数据采集，实现各通道同步数据采集；所述接收系统采用统一的时钟源和触发信号；所述时钟源和触发信号经驱动后同步分发到接收系统的各个通道，从而实现各通道同步。
作为本发明再进一步的方案：所述FPGA上集成有SDRAM存储器；SDRAM存储器与SRAM存储器相比，有存储容量大、体积小、功耗低、成本低等优点，但是由于SDRAM在使用过程中需要初始化和刷新，控制过程比SRAM要复杂许多，接收系统将ALTERA公司提供的标准SDRAM控制器集成到FPGA中，从而减少了设计工作量。
作为本发明再进一步的方案：所述同步信号电路与现场可编程门阵列FPGA通过同步电缆连接；所述发射天线与接收天线的组合排列形式对应为重叠回线布置；所述发射系统与接收系统之间设有一个异步串行接口RS232和两路由接收系统传送到发射系统的控制信号，通过两路控制信号产生发射电路IGBT的驱动时序来决定发射系统的供电、停电时刻以及供电方向。
本发明还提出了一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水装置，所述探水装置包括上述的隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明具有良好的探测精度，可用于多向探测掌子面前方地质含水构造，本发明结合地质雷达和瞬变电磁仪两者优点，将地质法、物探法和钻探法相结合，通过采用正反向波采集叠加实现快速移动扫描式探测，弥补了地质雷达在探测深度上的不足及干扰严重的问题；
2)本发明可实现地表至较大深度内地质体的快捷、便利及无损探测，有利于施工期间水灾害监测；
3)本发明可实现多向探测掌子面前方地质含水构造，提高了探测精度，可快速判别掌子面前方岩土体电阻率的异常，降低了掌子面周围地质岩体、设备等对线圈磁场的影响，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统的结构示意图。
图2为隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统中输出保护电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护苑围。
实施例1
请参阅图1至图2。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统，包括发射系统、接收系统以及与接收系统的信号输出端连接的计算机；
所述发射系统包括波形发射器、驱动器、输出保护电路、输出级、电磁感应装置的发射天线以及用于对波形发射器、驱动器和输出级供电的电源；
所述波形发射器用于连续发射脉冲式低频电磁信号；所述波形发射器的输出与驱动器的输入相连；所述驱动器的输出通过输出保护电路连接至输出级，通过输出保护电路可以有效保护驱动器与输出级的电流稳定，有利于提高探测精确度；所述电源分别与波形发射器、驱动器和输出级连接；所述输出保护电路中，包括二极管、电容和电阻，其中，VD为二极管、C为电容、R为电阻，SD为输出级的输入，U为电压；
所述发射天线通过信号电缆与发射系统连接；所述驱动器包括用于提供驱动能力以提高电流输出的IR2110S驱动芯片；
所述接收系统包括电磁感应装置的接收天线、传感器、放大器、A/D转换器、FPGA及ARM处理器；所述接收天线通过信号电缆与接收系统连接；所述接收天线通过传感器连接至放大器；所述放大器与A/D转换器通过滤波器连接；所述A/D转换器通过现场可编程门阵列FPGA及ARM处理器与计算机连接；
所述输出级依次通过同步隔离电路、同步信号电路与现场可编程门阵列FPGA连接；
所述传感器用于将电磁感应装置的磁信号转变为电信号；所述放大器用于将传感器转变的电信号进行放大；所述滤波器用于将放大器放大的电信号进行过滤掉高频干扰信号并形成模拟信号传输至A/D转换器；所述A/D转换器用于将模拟信号转化成数字信号；所述FPGA用于将数字信号进行数据采集并存储；所述ARM处理器用于将FPGA采集的数据传输到计算机；
所述数据采集选用FPGA，是充分考虑了FPGA的并行性和实时性，在FPGA中可用硬件描述语言构建多个完全并行的ADC控制器，从而并行同步控制各通道ADC进行数据采集，这是ARM所不能实现的；
所述ARM处理器是沟通计算机和FPGA的桥梁，进行上下层通信协议的转换，之所以选用ARM，是为了充分利用ARM丰富的通信接口，虽然这些通信接口也可以用FPGA实现，但是用FPGA实现的难度和成本却要比ARM高得多；
AD转换器是接收系统中最重要的器件，本实施例中，AD转换器选用精度高、功耗低、体积小、外围电路简单的ADS1255，通过AD转换器能集成程控增益放大器和数字滤波器，可以尽量减少模拟电路，从而减少模拟信号中可能引入噪声的环节，有利于提高数据精度，也有利于减小系统体积和降低成本；
所述接收系统设有16个通道；为了实现各通道同步数据采集，接收系统中的每个通道都采用单独的AD转换器，通过并行控制进行同步数据采集；
所述接收系统采用统一的时钟源和触发信号；所述时钟源和触发信号经驱动后同步分发到接收系统的各个通道，从而实现各通道同步；
所述FPGA上集成有SDRAM存储器，本实施例中，选用16MB的SDRAM，满足1MB/通道的设计要求，SDRAM存储器与SRAM存储器相比，有存储容量大、体积小、功耗低、成本低等优点，但是由于SDRAM在使用过程中需要初始化和刷新，控制过程比SRAM要复杂许多，接收系统将ALTERA公司提供的标准SDRAM控制器集成到FPGA中，从而减少了设计工作量；
所述同步信号电路与现场可编程门阵列FPGA通过同步电缆连接；所述发射天线与接收天线的组合排列形式对应为重叠回线布置，就是将两条线圈(一条用作发射，一条用作接收)铺在同一位置，进而在隧道掌子面进行瞬变电磁雷达扫描；
所述发射系统与接收系统之间设有一个异步串行接口RS232和两路由接收系统传送到发射系统的控制信号，通过两路控制信号产生发射电路IGBT的驱动时序来决定发射系统的供电、停电时刻以及供电方向；
所述RS232用于接收系统传送信号的频率、发射系统上传发射电流、关断延迟时间和实时工作时间数据；所述发射天线与接收天线由匝数不等的漆包铜线绕射而成；通过基于瞬变电磁法雷达技术，可同时采集系统中的一次场和二次场，通过多次电磁脉冲激发，进行多次叠加观测与空间覆盖，并通过数据处理对反射波压制随机干扰，从而有利于提高信噪比，实现对有效波的识别；其中，瞬变电磁处理分析方法、一次场和二次场的数据采集可以参见《2014年中国地球科学联合学术年会》瞬变电磁雷达在城市地下管线探测中的应用，2014年，侯伟清，叶英。
本实施例中，一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水装置，所述探水装置包括上述的隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统。
实施例2
请参阅图1至图2。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统，包括发射系统、接收系统以及与接收系统的信号输出端连接的计算机；
所述发射系统包括波形发射器、驱动器、输出保护电路、输出级、电磁感应装置的发射天线以及用于对波形发射器、驱动器和输出级供电的电源；
所述波形发射器用于连续发射脉冲式低频电磁信号；所述波形发射器的输出与驱动器的输入相连；所述驱动器的输出通过输出保护电路连接至输出级，通过输出保护电路可以有效保护驱动器与输出级的电流稳定，有利于提高探测精确度；所述电源分别与波形发射器、驱动器和输出级连接；所述发射天线通过信号电缆与发射系统连接；所述驱动器为IR2110S驱动芯片；
所述接收系统包括电磁感应装置的接收天线、传感器、放大器、A/D转换器、FPGA及ARM处理器；所述接收天线通过信号电缆与接收系统连接；所述接收天线通过传感器连接至放大器；所述放大器与A/D转换器通过滤波器连接；所述A/D转换器通过现场可编程门阵列FPGA及ARM处理器与计算机连接；所述输出级依次通过同步隔离电路、同步信号电路与现场可编程门阵列FPGA连接；
所述传感器用于将电磁感应装置的磁信号转变为电信号；所述放大器用于将传感器转变的电信号进行放大；所述滤波器用于将放大器放大的电信号进行过滤掉高频干扰信号并形成模拟信号传输至A/D转换器；所述A/D转换器用于将模拟信号转化成数字信号；通过AD转换器能集成程控增益放大器和数字滤波器，可以尽量减少模拟电路，从而减少模拟信号中可能引入噪声的环节，有利于提高数据精度，也有利于减小系统体积和降低成本；
所述FPGA用于将数字信号进行数据采集并存储；所述ARM处理器用于将FPGA采集的数据传输到计算机；所述数据采集选用FPGA，是充分考虑了FPGA的并行性和实时性，在FPGA中可用硬件描述语言构建多个完全并行的ADC控制器，从而并行同步控制各通道ADC进行数据采集，这是ARM所不能实现的；
所述ARM处理器是沟通计算机和FPGA的桥梁，进行上下层通信协议的转换，之所以选用ARM，是为了充分利用ARM丰富的通信接口，虽然这些通信接口也可以用FPGA实现，但是用FPGA实现的难度和成本却要比ARM高得多；
所述接收系统设有16个通道；为了实现各通道同步数据采集，接收系统中的每个通道都采用单独的AD转换器，通过并行控制进行同步数据采集；
所述接收系统采用统一的时钟源和触发信号；所述时钟源和触发信号经驱动后同步分发到接收系统的各个通道，从而实现各通道同步；
所述FPGA上集成有SDRAM存储器，本实施例中，选用16MB的SDRAM，满足1MB/通道的设计要求，SDRAM存储器与SRAM存储器相比，有存储容量大、体积小、功耗低、成本低等优点，但是由于SDRAM在使用过程中需要初始化和刷新，控制过程比SRAM要复杂许多，接收系统将ALTERA公司提供的标准SDRAM控制器集成到FPGA中，从而减少了设计工作量；
所述同步信号电路与现场可编程门阵列FPGA通过同步电缆连接；所述发射天线与接收天线的组合排列形式对应为重叠回线布置，就是将两条线圈(一条用作发射，一条用作接收)铺在同一位置，进而在隧道掌子面进行瞬变电磁雷达扫描；所述发射天线与接收天线由匝数不等的漆包铜线绕射而成；通过基于瞬变电磁法雷达技术，可同时采集系统中的一次场和二次场，通过多次电磁脉冲激发，进行多次叠加观测与空间覆盖，并通过数据处理对反射波压制随机干扰，从而有利于提高信噪比，实现对有效波的识别；其中，瞬变电磁处理分析方法、一次场和二次场的数据采集可以参见《2014年中国地球科学联合学术年会》瞬变电磁雷达在城市地下管线探测中的应用，2014年，侯伟清，叶英。
本实施例中，一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水装置，所述探水装置包括上述的隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统。
本发明的工作原理是：通过两路控制信号产生发射电路IGBT的驱动时序来决定发射系统的供电、停电时刻以及供电方向，波形发射器通过电源供电输出矩形、半正弦或三角供电波形的电路至发射天线并产生一次场，同时利用信号电缆将信号同步至FPGA，发射系统断电后目标体中产生感应电流并产生二次场，基于瞬变电磁法雷达技术，可同时采集系统中的一次场和二次场，发射天线与接收天线的组合排列形式对应为重叠回线布置，就是将两条线圈(一条用作发射，一条用作接收)铺在同一位置，进而在隧道掌子面进行瞬变电磁雷达扫描，通过不间断的脉冲发射及实时采集，并利用瞬变电磁处理分析方法进行数据处理及成像，判断电磁波传播通过介质的地质情况。
本发明有益效果是，本发明具有良好的探测精度，可用于多向探测掌子面前方地质含水构造，本发明结合地质雷达和瞬变电磁仪两者优点，将地质法、物探法和钻探法相结合，通过采用正反向波采集叠加实现快速移动扫描式探测，弥补了地质雷达在探测深度上的不足及干扰严重的问题；本发明可实现地表至较大深度内地质体的快捷、便利及无损探测，有利于施工期间水灾害监测；本发明可实现多向探测掌子面前方地质含水构造，提高了探测精度，可快速判别掌子面前方岩土体电阻率的异常，降低了掌子面周围地质岩体、设备等对线圈磁场的影响，具有广阔的市场前景。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统，其特征在于，包括：发射系统、接收系统以及与接收系统的信号输出端连接的计算机；
所述发射系统包括波形发射器、驱动器、输出保护电路、输出级、电磁感应装置的发射天线以及用于对波形发射器、驱动器和输出级供电的电源；所述波形发射器用于连续发射脉冲式低频电磁信号；所述波形发射器的输出与驱动器的输入相连；所述驱动器的输出通过输出保护电路连接至输出级，通过输出保护电路保护驱动器与输出级的电流稳定；所述电源分别与波形发射器、驱动器和输出级连接；所述发射天线通过信号电缆与发射系统连接；
所述接收系统包括电磁感应装置的接收天线、传感器、放大器、A/D转换器、FPGA及ARM处理器；所述接收天线通过信号电缆与接收系统连接；所述接收天线通过传感器连接至放大器；所述放大器与A/D转换器通过滤波器连接；所述A/D转换器通过现场可编程门阵列FPGA及ARM处理器与计算机连接；
所述传感器用于将电磁感应装置的磁信号转变为电信号；所述放大器用于将传感器转变的电信号进行放大；所述滤波器用于将放大器放大的电信号进行过滤掉高频干扰信号并形成模拟信号传输至A/D转换器；所述A/D转换器用于将模拟信号转化成数字信号；所述FPGA用于将数字信号进行数据采集并存储；所述ARM处理器用于将FPGA采集的数据传输到计算机。
2.根据权利要求1所述的隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统，其特征在于，所述驱动器包括用于提供驱动能力以提高电流输出的IR2110S驱动芯片。
3.根据权利要求2所述的隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统，其特征在于，所述输出级依次通过同步隔离电路、同步信号电路与现场可编程门阵列FPGA连接。
4.根据权利要求3所述的隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统，其特征在于，所述AD转换器为ADS1255。
5.根据权利要求1所述的隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统，其特征在于，所述接收系统设有不少于16个通道。
6.根据权利要求5所述的隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统，其特征在于，所述接收系统中的每个通道均采用单独的AD转换器，通过并行控制进行同步数据采集。
7.根据权利要求5所述的隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统，其特征在于，所述接收系统采用统一的时钟源和触发信号。
8.根据权利要求1所述的隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统，其特征在于，所述FPGA上集成有SDRAM存储器。
9.根据权利要求3所述的隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统，其特征在于，所述同步信号电路与现场可编程门阵列FPGA通过同步电缆连接；所述发射天线与接收天线的组合排列形式对应为重叠回线布置。
10.一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水装置，其特征在于，所述探水装置包括权利要求1-9任一所述的隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810993390.5A CN109061745A (zh) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统及探水装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810993390.5A CN109061745A (zh) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统及探水装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109061745A true CN109061745A (zh) | 2018-12-21 |
Family
ID=64756372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810993390.5A Pending CN109061745A (zh) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统及探水装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109061745A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110244345A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-09-17 | 云南航天工程物探检测股份有限公司 | 三维成像隧道地质超前预报仪及预报方法 |
| CN113109743A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-13 | 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所 | 一种地下工程整体sremp磁场环境测量系统及方法 |
| CN113482594A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-08 | 四川华晖盛世探测技术有限公司 | 一种钻孔雷达系统 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050140374A1 (en) * | 2003-12-24 | 2005-06-30 | Baker Hughes Incorporated | Method for measuring transient electromagnetic components to perform deep geosteering while drilling |
| CN103777247A (zh) * | 2014-02-18 | 2014-05-07 | 北京市市政工程研究院 | 一种瞬变电磁雷达探测系统及探测方法 |
| US20150077119A1 (en) * | 2013-01-15 | 2015-03-19 | Shandong University | Three-dimensional focusing induced polarization equipment for advanced geological prediction of water inrush disaster source in underground engineering |
| CN104730584A (zh) * | 2013-12-20 | 2015-06-24 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 瞬变电磁接收机 |
| US20160195631A1 (en) * | 2015-01-07 | 2016-07-07 | The Regents Of The University Of California | System and method for groundwater detection and evaluation |
| CN106772632A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-05-31 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种基于延时瞬变电磁的隧道超前地质探测方法 |
| CN107703552A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-02-16 | 武汉长盛煤安科技有限公司 | 一种矿用钻孔三维定向瞬变电磁超前探测装置及方法 |
| WO2018126724A1 (zh) * | 2017-01-09 | 2018-07-12 | 重庆璀陆探测技术有限公司 | 双线圈耦合式多波勘查系统 |
| CN208654343U (zh) * | 2018-08-29 | 2019-03-26 | 中交第一公路工程局有限公司 | 一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统 |
-
2018
- 2018-08-29 CN CN201810993390.5A patent/CN109061745A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050140374A1 (en) * | 2003-12-24 | 2005-06-30 | Baker Hughes Incorporated | Method for measuring transient electromagnetic components to perform deep geosteering while drilling |
| US20150077119A1 (en) * | 2013-01-15 | 2015-03-19 | Shandong University | Three-dimensional focusing induced polarization equipment for advanced geological prediction of water inrush disaster source in underground engineering |
| CN104730584A (zh) * | 2013-12-20 | 2015-06-24 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 瞬变电磁接收机 |
| CN103777247A (zh) * | 2014-02-18 | 2014-05-07 | 北京市市政工程研究院 | 一种瞬变电磁雷达探测系统及探测方法 |
| US20160195631A1 (en) * | 2015-01-07 | 2016-07-07 | The Regents Of The University Of California | System and method for groundwater detection and evaluation |
| CN106772632A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-05-31 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种基于延时瞬变电磁的隧道超前地质探测方法 |
| WO2018126724A1 (zh) * | 2017-01-09 | 2018-07-12 | 重庆璀陆探测技术有限公司 | 双线圈耦合式多波勘查系统 |
| CN107703552A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-02-16 | 武汉长盛煤安科技有限公司 | 一种矿用钻孔三维定向瞬变电磁超前探测装置及方法 |
| CN208654343U (zh) * | 2018-08-29 | 2019-03-26 | 中交第一公路工程局有限公司 | 一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 谢兴楠;程知言;杨晋炜;: "瞬变电磁隧(巷)道超前地质预报技术研究及应用", 科技风, no. 18 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110244345A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-09-17 | 云南航天工程物探检测股份有限公司 | 三维成像隧道地质超前预报仪及预报方法 |
| CN110244345B (zh) * | 2019-07-31 | 2021-06-08 | 云南航天工程物探检测股份有限公司 | 三维成像隧道地质超前预报仪及预报方法 |
| CN113109743A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-13 | 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所 | 一种地下工程整体sremp磁场环境测量系统及方法 |
| CN113482594A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-08 | 四川华晖盛世探测技术有限公司 | 一种钻孔雷达系统 |
| CN113482594B (zh) * | 2021-07-06 | 2023-10-31 | 四川华晖盛世探测技术有限公司 | 一种钻孔雷达系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103777247B (zh) | 一种瞬变电磁雷达探测系统及探测方法 | |
| CN109209354B (zh) | 一种时间域瞬变电磁波测井边界远探测方法 | |
| CN108107478B (zh) | 大地电磁同步探测与实时反演方法及系统 | |
| CN103499841B (zh) | 巷孔瞬变电磁装置及测量方法 | |
| CN109061745A (zh) | 一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统及探水装置 | |
| CN104035137B (zh) | 地下全空间瞬变电磁探测仪及探测方法 | |
| CN102590869B (zh) | 一种人工场源频率域电法勘探方法及勘探系统 | |
| WO2020057019A1 (zh) | 一种多勘探地球物理场并行采集系统及方法 | |
| CN101676518A (zh) | 水平导向钻随钻探测预警系统 | |
| US20170160410A1 (en) | Seismic reflection data acquisition method adopting concentric circle equal offset | |
| CN106383364A (zh) | 一种伪随机扫频核磁共振探测仪器 | |
| CN103941298A (zh) | 瞬变电磁仪和矿井水文地质勘探方法 | |
| CN103499844B (zh) | 全程全空间瞬变电磁装置及测量方法 | |
| CN104407392A (zh) | 一发三收式对充水采空区的探测装置及探测方法 | |
| CN109633758A (zh) | 一种多频复合探地雷达系统 | |
| CN203673081U (zh) | 基于无线网络的地下全波核磁共振探测装置 | |
| CN208654343U (zh) | 一种隧道掌子面瞬变电磁雷达探水系统 | |
| CN106772642A (zh) | 一种地电场激发的核磁共振探水系统及野外工作方法 | |
| CN108957589A (zh) | 多勘探地球物理场信号接收传感器及传感器串、观测系统 | |
| CN111856601B (zh) | 一种分布式磁共振地下水探测装置及探测方法 | |
| CN201035157Y (zh) | 工程地质探测仪 | |
| CN208283572U (zh) | 一种基于时域电磁法的地面-孔中联合探测系统 | |
| CN207096467U (zh) | 一种近海底水合物探测系统 | |
| CN207663076U (zh) | 一种瞬变电磁仪接收机 | |
| CN202204937U (zh) | 一种地震勘探仪的检测传输模块 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |