CN205317861U - 一种三分量瞬变电磁探测接收机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三分量瞬变电磁探测接收机，包括接收线圈、阻抗匹配电路、信号放大电路、低通滤波电路、信号采集卡、上位机和模拟电路电源。信号放大电路由精密仪用放大器INA163及相应增益电阻RG组成，低通滤波电路采用滤波芯片UAF42。采集卡为24位USB信号采集卡，上位机采用具有Windows操作系统，多核处理器和USB总线接口的平板电脑组成，采用美国国家仪器公司LabVIEW软件为开发平台。本专利可以同时进行三个方向的测量，节省了人力物力资源，提高了探测效率，操作界面清晰直观，软件性能稳定、可靠性高，可应用于矿产资源调查、地下采空区探测，地下水资源探测等方面。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电磁探测接收设备，具体的说是一种三分量瞬变电磁探测接收机，该接收机可以同时进行三个方向的测量，实现了全空间，立体式的探测。
背景技术
地质和矿产资源的开发和利用对人类社会具有重大的贡献，瞬变电磁法(Transientelectromagneticmethod,TEM)作为电法勘探中的一种重要方法，因其具有施工效率高、观测灵敏、耦合佳、形态简单、分辨能力强等优点，使得它在许多地质勘探中成为首选方法。
瞬变电磁法，是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场，从而探测介质电阻率的一种方法。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小；而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。
专利201410062943.7公开了一种瞬变电磁仪，它利用磁场在空中叠加的原理，将达到本安要求的多组发射电路同相，同时发射线圈的参数相同方向相同，它们在空中相互叠加，大大增强了抗干扰能力，增强了实用性。
专利201310713458.7公开了一种瞬变电磁接收机，主要包括超导量子干涉器传感器；同步信号处理单元和数据采集单元等。它无需建立与发射机相匹配的同步时钟，能够通过感应发射机所发射的瞬变的磁信号来确定同步信号，具有结构简单、精度高的优点。
目前传统的研究大多是测量垂直Z分量并对其响应特征进行分析，在复杂地质构造（如矿井，隧道等）勘探中，传统的探测设备不仅探测精度低，而且易产生解释错误，已经越来越不能满足野外实际生产的需要。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的主要缺点提供一种三分量瞬变电磁探测接收机，该接收机结构简单实用，可以满足全空间、立体式、快速精确的测量要求。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种三分量瞬变电磁探测接收机，包括接收线圈、阻抗匹配电路、信号放大电路、低通滤波电路、信号采集卡、上位机和模拟电路电源，所述的接收线圈与阻抗匹配电路连接，阻抗匹配电路与信号放大电路和模拟电路电源连接，信号放大电路与低通滤波电路和模拟电路电源连接，低通滤波电路与模拟电路电源和信号采集卡连接，所述信号采集卡与上位机连接，所述上位机上带有USB接口。
进一步的，所述的信号放大电路由精密仪用放大器INA163及相应增益电阻RG组成，设计的放大倍数为10倍；所述的低通滤波电路由滤波芯片UAF42、电容C1、C2和电阻R6、R7、R8、R9连接构成，低通滤波电路的截止频率为30kHz。所述的模拟电路电源为信号放大电路和阻抗匹配电路供电。
进一步的，所述信号采集卡为24位USB信号采集卡。
进一步的，所述的上位机采用具有Windows操作系统，多核处理器和USB总线接口的平板电脑组成，采用美国国家仪器公司（NI）开发的LabVIEW软件为开发平台，使用图形化编辑语言G语言编写程序。
本实用新型具有以下优点和积极效果：
1、本实用新型解决了在复杂地质环境下进行三维立体探测的难题，实现了全空间的电磁探测，节省了人力物力资源，提高了探测效率和探测准确性。
2、本实用新型操作界面清晰直观，性能稳定、可靠性高，可应用于矿产资源调查、地下采空区探测，地下水资源探测等方面。
附图说明
图1是本实用新型三分量瞬变电磁探测接收机结构图。
图2是本实用新型图1中阻抗匹配电路2、信号放大电路3、低通滤波电路4的结构图。
图3是本实用新型图1中上位机控制软件的结构图。
附图标记说明：1接收线圈，2阻抗匹配电路，3信号放大电路，4低通滤波电路，5信号采集卡，6USB接口，7上位机，8模拟电路电源，9参数设置模块,10电流采集模块，11信号采集模块，12数据存储模块，13状态监测模块。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
由附图1所示：一种三分量瞬变电磁探测接收机包括接收线圈1、阻抗匹配电路2、信号放大电路3、低通滤波电路4、信号采集卡5、上位机7和模拟电路电源8，所述的接收线圈1与阻抗匹配电路2连接，阻抗匹配电路2与信号放大电路3和模拟电路电源8连接，信号放大电路3与低通滤波电路4和模拟电路电源8连接，低通滤波电路4与模拟电路电源8和信号采集卡5连接，所述信号采集卡5与上位机7连接，所述上位机7上带有USB接口6。
所述接收线圈1由三个多匝数小回线的线圈组成，主要用来产生发射线圈关断后感应二次场信号，其中，线圈尺寸、匝数可选根据实际情况进行选择。
所述模拟电路电源8为阻抗匹配电路2、信号放大电路3、低通滤波电路4供电。
由附图2所示：所述的阻抗匹配电路2主要由电阻R1、R2、R3、R4和R5进行串并联构成，VIN+、VIN-为接收线圈感应到的输入信号，由于瞬变电磁信号为宽频带信号，当进行信号阻抗匹配之后，扩大了信号的带宽，保存了有效的信号输入。
由附图2所示：所述信号放大电路3由精密仪用放大器INA163及相应增益电阻RG组成，增益电阻RG控制放大倍数的大小。本实用新型设计的放大倍数为10倍。V+、V-为放大器所需的模拟电源8的正负极。该电路具有差分输入、单端输出、高输入阻抗及高共模抑制比等特点，特别适合于动态范围较大的瞬变电磁信号的放大。
由附图2所示：所述低通滤波电路4由滤波芯片为UAF42和配套电阻R6、R7、R8、R9和电容C1、C2构成。V+、V-为放大器所需的模拟电源8的正负极。Vo为滤波器的输出信号。UAF42是一个单片集成电路，其中包含了运算放大器、匹配电阻和状态可调双极滤波极对所需的精密电容，以及一个独立的精密四运放；UAF42实现的滤波器是时间连续的，同时避免了开关噪声和开关电容滤波器的混叠误差；这种状态可调拓扑结构使滤波器受外部器件的影响很小；低通滤波电路4主要为了抑制瞬变电磁信号晚期的噪声信号，该滤波器截止频率很高，本实用新型设计为30kHz。
所述信号采集卡5为24位USB信号采集卡。该采集卡具有八路大量程，高采样率，低噪声的高性能同步信号采集通道，在1Ksps采样率下采样噪声峰峰值仅为0.00004V。同时设计有采集状态指示灯，可以实时对采集卡的状态进行判定。
所述上位机7采用具有Windows操作系统，多核处理器和USB总线接口的平板电脑组成，采用美国国家仪器公司（NI）开发的LabVIEW软件为开发平台，使用图形化编辑语言G语言编写程序。控制软件在LabVIEW2010环境下编写,通过调用库函数节点(CLF)来访问动态链接库(DLL)，进而调用API函数使应用程序与驱动程序通信。
由附图3所示：本实用新型中的三分量瞬变电磁探测接收机和接收线圈1连接完成之后，瞬变电磁上位机7通过参数设置模块9设置存储路径，点号，线号，采样率，叠加次数等参数，设置完成之后开始发射，电流采集模块10采集发射电流波形，采集完成之后进入信号采集模块11，上位机7能够实时显示采集到的瞬变电磁信号，并对采集到的信号进行初步的判定，当叠加次数完成之后便进入数据存储模块12，系统将自动按照存储路径将电流数据和信号数据保存在上位机7的硬盘里。所述状态监测模块13能够对发射电流状态，信号采集状态，存储状态，采集卡设备状态进行在线监测，以实时控制采集状态。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种三分量瞬变电磁探测接收机，其特征在于，该三分量瞬变电磁探测接收机包括接收线圈（1）、阻抗匹配电路（2）、信号放大电路（3）、低通滤波电路（4）、信号采集卡（5）、上位机（7）和模拟电路电源（8），所述的接收线圈（1）与阻抗匹配电路（2）连接，阻抗匹配电路（2）与信号放大电路（3）和模拟电路电源（8）连接，信号放大电路（3）与低通滤波电路（4）和模拟电路电源（8）连接，低通滤波电路（4）与模拟电路电源（8）和信号采集卡（5）连接，所述信号采集卡（5）与上位机（7）连接，所述上位机（7）上带有USB接口（6）。
2.根据权利要求1所述的一种三分量瞬变电磁探测接收机，其特征在于：所述的信号放大电路（3）由精密仪用放大器INA163及相应增益电阻RG组成，设计的放大倍数为10倍；所述的低通滤波电路（4）由滤波芯片UAF42、电容C1、C2和电阻R6、R7、R8、R9连接构成，低通滤波电路（4）的截止频率为30kHz。
3.根据权利要求1所述的一种三分量瞬变电磁探测接收机，其特征在于：所述信号采集卡（5）为24位USB信号采集卡，所述上位机（7）采用具有Windows操作系统，多核处理器和USB总线接口的平板电脑组成。
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