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地球物理学报 2013年第11期56卷 3610-3618页

作者：邓明魏文博盛堰景建恩何水原罗贤虎史心语中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室北京100083 广州海洋地质调查局广州510075

深水环境下进行大地电磁数据采集，信号幅值微弱，高频分量被严重衰减；仪器承载的环境压力巨大，且伴随底流推曳、淤泥吸附等不利因素；海上作业情况复杂多变，带给设备投放与回收诸多困难．针对这螳特殊问题，从理论上分析了大地电磁... 详细信息

深水环境下进行大地电磁数据采集，信号幅值微弱，高频分量被严重衰减；仪器承载的环境压力巨大，且伴随底流推曳、淤泥吸附等不利因素；海上作业情况复杂多变，带给设备投放与回收诸多困难．针对这螳特殊问题，从理论上分析了大地电磁场在海水及其以下层状介质中的传播规律，计算了电场与磁场随不同水深的衰变比值，研讨了与仪器上浮速度相关的物理因素；从技术上阐述海底大地电磁仪的工作原理，包括信号传感器、数据采集器、声控释放单元以及机械组装部件等等．整套仪器信号分辨率达到nV级，频带宽度为10～0．3×10^3Hz，最大工作水深4000m．该仪器搭载“海洋六号”科学考察船，在我国南海中沙群岛海域进行了国内首次深水环境下的大地电磁数据采集试验．结果显示，所研发的仪器性能指标吻合先前的理论推算值，达到设计要求．我国的海底大地电磁探测技术已完全享有自主的知识产权．

关键词：深水大地电磁场海底大地电磁仪数据采集海洋试验

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深水大地电磁数据采集的若干理论要点与仪器技术

深水大地电磁数据采集的若干理论要点与仪器技术

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中国国际地球物理仪器及应用学术研讨会暨中国地球物理学会地球物理技术委员会第五届学术会议

深水环境下进行大地电磁数据采集,其场值幅值微弱,高频分量被严重衰减;仪器承载的环境压力巨大,且存在底流推曳、淤泥吸附等不利因素;海上作业面临海况复杂多变,带给设备投放与回收方面的困难.针对上述各种特殊问题,从理论上分析了大地... 详细信息

深水环境下进行大地电磁数据采集,其场值幅值微弱,高频分量被严重衰减;仪器承载的环境压力巨大,且存在底流推曳、淤泥吸附等不利因素;海上作业面临海况复杂多变,带给设备投放与回收方面的困难.针对上述各种特殊问题,从理论上分析了大地电磁场在海水及其以下层状介质中的传播规律,估算了电场随不同水深的衰变幅值,研讨了与仪器上浮速度相关的物理原因.从技术上分别介绍海底大地电磁仪的工作原理,包括信号传感器、数据采集器、声控释放单元以及机械安装部件等等.整套仪器系统信号分辨率达到nⅤ级,频带宽度为100～0.3×103Hz,最大工作水深4000m.不久前,搭载"海洋六号"科学考察船,在我国南海中沙群岛海域进行了国内首次深水环境下的大地电磁数据采集试验.结果显示,所研发的仪器性能吻合先前的理论推算值,达到设计指标.我国的海洋大地电磁探测技术已完全享有自主的知识产权.

关键词：深水大地电磁场海底大地电磁仪数据采集海洋试验

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海底大地电磁仪采集驱动程序的上位机可视化设计

海底大地电磁仪采集驱动程序的上位机可视化设计

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作者：罗锋中国地质大学（北京）

学位级别：硕士

海底大地电磁探测技术与仪器的研究起源于二十世纪末,海底大地电磁仪是国家“十五”期间为推进我国海洋探测和资源开发技术而自行研制的海底大地电磁测深仪器。此仪器在海底进行数据采集期间通过 PC104 中的采集驱动程序来自动实现计时... 详细信息

海底大地电磁探测技术与仪器的研究起源于二十世纪末,海底大地电磁仪是国家“十五”期间为推进我国海洋探测和资源开发技术而自行研制的海底大地电磁测深仪器。此仪器在海底进行数据采集期间通过 PC104 中的采集驱动程序来自动实现计时、判断、发指令、存储及纠错等操作。本文以海底大地电磁仪为核心,介绍了海底大地电磁仪的系统结构、硬件组成和采集驱动程序,分析了海底大地电磁仪采集驱动程序的上位机可视化设计的用户要求、软件结构、以及功能模块划分和各个模块的功能实现方法。海底大地电磁仪采集驱动程序的上位机可视化控制软件采用面向对象的程序设计方法,在VC++ 6.0 开发环境下开发实现,软件用户界面友好、操作简单、方便易用、能与仪器硬件相互协调。软件主要包括用户管理,参数文件的设置,串口通讯连接等模块。论文详细介绍了功能模块的实现。一是用户管理,本模块通过对话框管理登陆用户的信息,采用创建新的注册表的键值名来实现登陆窗口中用户名和密码的保存、修改;二是参数文件的设置,本模块设计了多个模式对话框,用户根据实际需要,按照特定的格式,利用对话框控件将数据采集相关的各类参数生成一个参数文件。数据采集的参数设置包括:采集频段号、每个频段的采样间隔、记录长度、电道、磁道的增益、滤波选择、起停采样时刻等;三是串口通讯连接,调用 WIN32 API 接口函数与上位机硬件进行通信,采用多线程的编程技术对串口的读、写进行监测,并利用上位机的硬件接口控制 PC104 工控机进行数据采集前的各项操作。在对话框中实现了对串行口的初始化,当打开串行口的以后,首先将设置好的参数文件传输到 PC104 的电子盘中,然后通过文本框和控件按钮来进行 GPS 与仪器系统时间的校对、仪器采集程序的启动,各项操作的状态反馈信息由视图框来显示。最后的软件测试表明,软件的各项功能达到了设计要求,可以完成海底大地电磁仪的采集驱动程序的上位机可视化操作。

关键词：海底大地电磁仪采集驱动程序可视化设计

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海底大地电磁探测与电磁成像技术

海底大地电磁探测与电磁成像技术

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作者：邓明中国地质大学(北京)

该项目得到“九·五”和“十·五”国家863计划的两次立项资助，课题名称及编号：海底大地电磁探测技术(820-03-04)海底大地电磁探测与电磁成像技术(2002AA615020)。两个课题分别于2000年12月和2005年12月通过科技部组织的验收... 详细信息

标准号: 0702060014

该项目得到“九·五”和“十·五”国家863计划的两次立项资助，课题名称及编号：海底大地电磁探测技术(820-03-04)海底大地电磁探测与电磁成像技术(2002AA615020)。两个课题分别于2000年12月和2005年12月通过科技部组织的验收。项目的技术创新点是自主研发的海底大地电磁仪和数据反演软件，分别达到的技术指标为：1)海底大地电磁仪：频率范围0.0001Hz-100Hz；六通道数据记录器；电场观测灵敏度0.02μV/m；磁场观测灵敏度0.3V/Nt；同步计时精度10μs；工作水深1000m；声学通讯距离10Km；功耗4W；上浮速度0.87m/s；下沉速度1.2m/s。2)海底大地电磁数据反演成像软件包。技术成果主要应用的范围能为产业解决的关键问题实施后可取得的效果。应用于海洋资源探测，尤其是石油或天然气水合物的探测。可解决的问题包括：研究高阻基底面的起伏：划分沉积地层；圈定局部构造；区分区域构造格局；在地震工作困难的地区发挥优势；寻找深层油气田。实施后可在海洋地质调查中发挥积极作用。成果转化的方式和要求：技术转让与服务。

关键词：海底大地电磁探测海底大地电磁仪反演成像软件包

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基于PCI总线的多通道A/D同步转换技术研究

基于PCI总线的多通道A/D同步转换技术研究

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作者：李静中国地质大学（北京）

学位级别：硕士

探测海洋大地电磁场可推知海底的地质构造。由于海洋环境的特殊性,海底大地电磁探测仪需要对两个水平正交的电场(Ex、Ey),三个相互正交的磁场(Hx、Hy、Hz)以及海底环境状态等6通道信号进行同步采集转换等,采集周期长,数据存储量大。如... 详细信息

探测海洋大地电磁场可推知海底的地质构造。由于海洋环境的特殊性,海底大地电磁探测仪需要对两个水平正交的电场(Ex、Ey),三个相互正交的磁场(Hx、Hy、Hz)以及海底环境状态等6通道信号进行同步采集转换等,采集周期长,数据存储量大。如何提高信号采集速度和数据的传输能力,是海底大地电磁仪研发的一个重要方面。围绕该技术相关问题,本论文提供了其解决方案。由中国地质大学(北京)研发的海底大地电磁探测仪以PC104工控机为主控单元。PC104工控机向各电路单元发送采集指令,大地电磁信号和环境信息被连续记录。海底大地电磁探测是在海面上施工,在海底完成测量。仪器被投放前,先进行电路的初始化工作。用便携计算机向仪器内置的PC104工控机下载有关的采集参数,设置好海下测量起始时间、采样频段数、各频段的采样间隔等。仪器到达指定地点,采集时间到达后,仪器开始工作采集数据。经过传感器同步采集得到的信号,进入可编程逻辑门阵列完成数据的串并转换,再经过ISA总线进入存储设备,采集完成后,仪器受控自动浮出水面,将存储设备中数据导出,进行后期数据分析。海底大地电磁探测数据采集量大、周期长,要求仪器有较高的数据传输能力,ISA总线工作频率为8MHz、数据宽度16位,其最大数据传输能力只有16MB/s,这成为仪器速度提高的瓶颈。PCI总线是33MHz、32位的总线信号,其最大传输能力能达到132MB/s,还可以扩展为66MHz、64位的总线,而且PC104工控机总线与PCI总线兼容,为海底大地电磁仪数据传输能力的改进提供了条件。本论文针对海底大地电磁仪的数据采集单元模型,提出将FPGA可编程逻辑器件与PCI总线技术相结合的方法实现多通道A/D同步转换,替换仪器原来的ISA总线接口,提高整机数据传输速度。用可编程逻辑器件FPGA进行系统设计灵活方便,用户可以根据设计需要进行软件修改,完成不同的功能。文中分析了方案的可行性;阐述了新方案的功能特点;论述了此方案的实现目的、实现方法、总体构架;给出了具体的实现过程和研究结果。

关键词：海底大地电磁仪同步转换数据采集 FPGA PCI总线

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海底大地电磁仪

海底大地电磁仪

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该仪器探测海底大地电磁场，通过对被观测信号的处理与解释，达到认识海底以下岩石电性结构的目的。它为海洋资源开发及大地构造问题的研究提供了新的技术手段，填补了中国海洋电磁法的空白。

标准号: 0400230233

关键词：大地电磁场测量仪器海底大地电磁仪海洋测量

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双通道A/D采集控制与数据串并转换的EDA设计

双通道A/D采集控制与数据串并转换的EDA设计

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作者：汪林林中国地质大学（北京）

学位级别：硕士

本论文阐述了一套基于单片机与FPGA的双通道数据采集系统的设计过程.该系统采用目前广泛使用的ATMEL公司的单片机AT89C2051和ALTERA公司的FPGA芯片EPF10K10作为核心控制部分,完成整个系统的数据传输和逻辑控制功能.此外,本系统还采用FIF... 详细信息

本论文阐述了一套基于单片机与FPGA的双通道数据采集系统的设计过程.该系统采用目前广泛使用的ATMEL公司的单片机AT89C2051和ALTERA公司的FPGA芯片EPF10K10作为核心控制部分,完成整个系统的数据传输和逻辑控制功能.此外,本系统还采用FIFO芯片作为数据缓存器,用RS-232串行通信方式与PC机通信,使得整个系统不但具有较高的数据传输速度,而且具有较高的通用性和灵活性.本论文的研究内容包括:1)系统总体硬件电路的设计.包括模拟部分、数字部分以及其它辅助电路的设计.2)系统中的可编程逻辑器件和单片机的内部逻辑设计,分别采用VHDL语言、汇编语言对FPGA、单片机进行内部逻辑设计.3)PC机的数据接收和显示的软件设计.

关键词：数据采集器 FIFO芯片 FPGA芯片 VHDL语言海底大地电磁仪数字电路

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