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单通道无线存储式地震仪关键技术

地球物理学报 2017年第11期60卷 4273-4281页

作者：田入运吕世学林君张林行吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130061 国家地球物理探测仪器工程技术研究中心长春130061

当前地震勘探装备多数价格昂贵、体积大、功耗高,导致大规模的地震勘探产生很大困难.新型的无缆存储式地震仪,省去了大线传输,解决了复杂环境下进行大道数地震数据采集的问题.但是由于缺乏有效的监测手段,无法对其进行现场实时质量监控... 详细信息

当前地震勘探装备多数价格昂贵、体积大、功耗高,导致大规模的地震勘探产生很大困难.新型的无缆存储式地震仪,省去了大线传输,解决了复杂环境下进行大道数地震数据采集的问题.但是由于缺乏有效的监测手段,无法对其进行现场实时质量监控,施工质量和效率难以保证,具有封闭性的技术缺陷.针对此问题,本文研制了一款基于无线网络通讯技术的低功耗、低成本、小体积、高精度的现场可实时质量监控型单通道无线存储式地震仪.地震仪以Cortex-M4型内核MCU为核心,构成系统的主控模块,负责管理系统运行.采用32位A/D采集模块、大容量SD卡存储模块、高效率DC-DC电源管理模块、低功耗无线WiFi模块以及有线以太网模块,完成地震数据的采集、存储、质量监控和回收.研制的基于无线通讯技术的单通道无线存储式地震仪以其便携性、低成本、可现场实时质量监控以及地震数据本地存储的特点,降低了勘探成本,提高了大规模勘探的可操作性,在大道数、高密度、宽方位的地震勘探中具有广泛的应用前景.

关键词：无线通讯低成本高精度单通道地震数据采集

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可控源电磁探测的改进型正交检测算法

吉林大学学报（工学版） 2016年第6期46卷 2128-2136页

作者：周逢道王爽韩思雨徐飞连士博孙彩堂吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130061 国家地球物理探测仪器工程技术研究中心长春130061

基于传统正交检测算法在以方波作为激励场源的可控源电磁探测信号幅度与相位提取的不足之处,提出了改进型的正交检测算法。分析了改进型正交检测算法的实现过程,讨论了高通特性大地介质的影响,并针对这些特点,设计了匹配的低通滤波器和... 详细信息

基于传统正交检测算法在以方波作为激励场源的可控源电磁探测信号幅度与相位提取的不足之处,提出了改进型的正交检测算法。分析了改进型正交检测算法的实现过程,讨论了高通特性大地介质的影响,并针对这些特点,设计了匹配的低通滤波器和降采样率的采样方法,保证了改进型正交检测精度。实测结果表明：改进型正交检测算法具有可行性,且相对于正弦正交检测的幅度误差为0.01%-0.72%,相位误差保证在4°的范围内;相对于方波正交检测算法,检测精度至少提高了一个数量级。改进型正交检测算法在对数据量较大的时域采集信息进行处理时,因无需进行乘法运算、实时性较高、具有较低的硬件要求,且能抑制高通特性大地介质的影响,而在可控源电磁探测中具有良好的应用前景。

关键词：信息处理技术可控源电磁探测改进型正交检测算法高通特性大地介质降采样率

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阵列式浅地表电磁探测系统控制模式研究

仪器仪表学报 2018年第7期39卷 200-207页

作者：周逢道郭群郭英杰白冉明李刚吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130061 国家地球物理探测仪器工程技术研究中心长春130061

以现场可编程门阵列（FPGA）＋数字信号处理（DSP）＋工控机为架构实现多模块阵列探测,每个模块以单独的FPGA＋DSP双核异构框架处理和传输采集的数据,多个模块通过网络将探测数据快速上传至工控机,满足浅地表电磁探测对探测效率及实时... 详细信息

以现场可编程门阵列（FPGA）＋数字信号处理（DSP）＋工控机为架构实现多模块阵列探测,每个模块以单独的FPGA＋DSP双核异构框架处理和传输采集的数据,多个模块通过网络将探测数据快速上传至工控机,满足浅地表电磁探测对探测效率及实时性的要求;针对多模块探测阵列中模块间系统同步精度的影响而带来的模块间的天线互扰问题,通过对探测系统的发射和接收、处理数据、上传数据等部分的工作时间的拆分,采用时间分片的控制策略,将多个模块的发射时间完全错开,有效地消除天线的互扰,与发射同步控制方案相比,有效抑制了噪声。实际探测试验表明,系统完成单点探测所有任务的时间小于20 ms,效果良好,验证了提出的阵列式电磁探测系统的性能与控制模式的实用性。

关键词：电磁探测多模块时间分片实时性

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一种浅地表探测收发天线的设计分析

仪器仪表学报 2016年第12期37卷 2704-2709页

作者：周逢道连士博刘维綦振伟孙彩堂吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130061 国家地球物理探测仪器工程技术研究中心长春130061

通过对浅地表电磁探测系统的探测原理和收发天线的结构及参数研究,分析了频率域浅地表探测系统的工作原理。论证了利用磁场z分量间接探测浅地表地下介质电性结构的可行性。利用MATLAB对发射接收天线进行理论计算,分析了收发天线设计的... 详细信息

通过对浅地表电磁探测系统的探测原理和收发天线的结构及参数研究,分析了频率域浅地表探测系统的工作原理。论证了利用磁场z分量间接探测浅地表地下介质电性结构的可行性。利用MATLAB对发射接收天线进行理论计算,分析了收发天线设计的关键问题;重新设计了探测系统所需的发射和接收天线,采用并联结构使发射天线效率有所提高,接收天线采用8字形结构,从结构上实现一次场的屏蔽,同时,避免了引入参考线圈使结构和计算复杂。通过实际测试,能够辨别出埋藏于土壤9 cm处的2 g电阻率异常体。最后,总结了埋藏深度、有无土壤对探测数据的影响。为浅地表探测天线系统的改进及近地表电磁成像系统研制提供依据及参考。

关键词：频率域电磁探测天线浅地表磁场z分量

基于北斗的无缆存储式地震仪远程质量监控系统

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吉林大学学报（工学版） 2015年第5期45卷 1652-1657页

作者：杨泓渊赵玉江林君张怀柱张晓普吉林大学地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130061 吉林大学国家地球物理探测仪器工程技术研究中心长春130061

在分析无缆存储式地震仪远程监控的需求和现有通信技术特点的基础上,提出了基于北斗卫星通信技术的无缆存储式地震仪远程质量监控系统的设计方案,并完成了基于ARM9处理器和Linux嵌入式操作系统的地震数据采集端用户单元软硬件设计。采用... 详细信息

在分析无缆存储式地震仪远程监控的需求和现有通信技术特点的基础上,提出了基于北斗卫星通信技术的无缆存储式地震仪远程质量监控系统的设计方案,并完成了基于ARM9处理器和Linux嵌入式操作系统的地震数据采集端用户单元软硬件设计。采用Microsoft Visual C++6.0作为上位机软件的开发工具来进行主控中心监控管理软件的设计,实现了无缆存储式地震仪稳定的远程监控。该系统的设计与开发为无缆存储式地震仪的远程质量监控提供了有效方法,提高了无缆存储式地震仪在野外施工的灵活性与可靠性。

关键词：通信技术无缆存储式地震仪远程监控系统北斗卫星通信

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无缆存储式地震仪无线网络监控技术

吉林大学学报（工学版） 2012年第5期42卷 1296-1301页

作者：吴海超林君李哲张怀柱杨泓渊陈祖斌郑凡吉林大学地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130061 国家地球物理探测仪器工程技术研究中心长春130061

根据野外地质勘探的实际需求,提出了基于低功耗WiFi宽带无线通信的无线网络监控技术和方法。通过组建野外无线局域网,监测无缆地震仪器的前端状态信息和采集数据的质量,为高密度、大三维、大道数和深部勘探提供了低成本、低功耗、高可... 详细信息

根据野外地质勘探的实际需求,提出了基于低功耗WiFi宽带无线通信的无线网络监控技术和方法。通过组建野外无线局域网,监测无缆地震仪器的前端状态信息和采集数据的质量,为高密度、大三维、大道数和深部勘探提供了低成本、低功耗、高可靠性的数据通信手段和无线监控方法,实现了无缆存储式地震仪的无线可测可控,突破了无缆遥测地震仪的封闭性缺陷,增强了无缆遥测地震仪器的灵活性和可靠性。

关键词：电子技术无缆存储式地震仪无线网络监控

水下地磁导航技术中的地磁场空间差分测量方法

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吉林大学学报（工学版） 2017年第1期47卷 316-322页

作者：赵塔朱小宁程德福周志坚吉林大学国家地球物理探测仪器工程技术研究中心长春130026 吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130026

为了实现水下载体对地磁场的精确测量,提高地磁辅助导航的精度,提出了一种基于多传感器的空间差分地磁场三分量测量方法。首先,分析了水下载体周围磁场的种类及空间分布特性,并建立了磁矢量传感器新的测量模型。然后,利用干扰磁场自身... 详细信息

为了实现水下载体对地磁场的精确测量,提高地磁辅助导航的精度,提出了一种基于多传感器的空间差分地磁场三分量测量方法。首先,分析了水下载体周围磁场的种类及空间分布特性,并建立了磁矢量传感器新的测量模型。然后,利用干扰磁场自身特性以及和地磁场之间的耦合关系构建方程组,推导出空间差分模型表达式。最后,通过仿真分析和地面实验分别将本文方法与传统测量方法进行了对比。结果表明:当外界干扰磁场为1000nT时,差分测量结果能使测量误差控制在150nT以内,很好地抑制了干扰源对地磁场测量造成的影响,提高了水下载体地磁场三分量测量的抗干扰能力。

关键词：信息处理技术水下载体地磁导航空间差分模型干扰磁场

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多通道井-地电位梯度采集系统的设计与实现

吉林大学学报（工学版） 2015年第1期45卷 153-160页

作者：贾正森林君朱凯光王佳李雪涛吉林大学国家地球物理探测仪器工程技术研究中心长春130026 吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130026

根据垂直有限线源三维异常电位有限差分展开理论计算,验证了电位梯度法在探测水驱驱油异常方向的有效性,设计并研制了基于虚拟仪器技术的低噪声、高分辨率油田井-地电位梯度采集系统。该系统采用差分输入方式,短路噪声幅度低于-130 d B,... 详细信息

根据垂直有限线源三维异常电位有限差分展开理论计算,验证了电位梯度法在探测水驱驱油异常方向的有效性,设计并研制了基于虚拟仪器技术的低噪声、高分辨率油田井-地电位梯度采集系统。该系统采用差分输入方式,短路噪声幅度低于-130 d B,A/D采集使用了扩展插槽设计思想,从而达到多通道数据的同步采集。运用Matlab和Labview混合编程技术,实现了微弱信号的提取和探测结果的实时成像。对比、重复实验结果表明,电位梯度采集系统具有更高的分辨率及良好的稳定性,通过对大庆油田注水井实验数据的处理、分析,确定了水驱的方向,用注水井资料验证后,证实了该方法的有效性和系统在水驱驱油方向探测上的准确性。

关键词：仪器仪表技术井-地电位梯度剩余油有限差分 Labview 多通道

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基于阶梯波参考信号的改进型正交锁定放大

吉林大学学报（工学版） 2016年第3期46卷 996-1003页

作者：周逢道丁凯来曾新森薛开昶孙彩堂吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130061 吉林大学国家地球物理探测仪器工程技术研究中心长春130061

对以阶梯波作为参考信号的正交锁定放大的探测精度进行了建模分析,基于硬件简单原则给出了以阶梯波作为参考信号的正交锁定放大信号检测方法的实现策略。综合考虑参考波形的失真度与采样率之间的关系,对比分析了基于面积等效法和特定谐... 详细信息

对以阶梯波作为参考信号的正交锁定放大的探测精度进行了建模分析,基于硬件简单原则给出了以阶梯波作为参考信号的正交锁定放大信号检测方法的实现策略。综合考虑参考波形的失真度与采样率之间的关系,对比分析了基于面积等效法和特定谐波消去法的阶梯波合成方法。根据阶梯波参考信号对采集电路相位精度的要求及待检测信号的周期性,提出了匹配采样技术。实测结果表明：采用现场可编程门阵列（Field programmable gate array,FPGA）实现所提出的正交锁定放大,方法简单、硬件要求低、可用于识别不同异常体。改进后方法的误差为0.7%-7%,与以方波为参考信号的正交锁定放大相比,提高了探测精度。

关键词：信息处理技术近地表正交锁定放大阶梯波