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高密度电法数据采集系统设计，硕士学位论文，共67页。
摘 要
目前高密度电法仪器对于来自地下深部的微弱信号抗干扰性差,在使用测量装置中的施伦贝格装置时抗干扰性差问题显得更加突出。地电勘探区域很多在周边城区进行,城乡居民用电设备及高压线等设施所造成的干扰都很强,其干扰幅度通常会大于地电信号幅值。仪器的探测深度有限,我们知道几何测深是根据增大供电电极的极间距的方法来扩大供电深度,但是这将受到勘探区域面积的制约从而使加大测线的长度用以达到测深的目的很难完成。传统的高密度电法仪器供电电极 AB 与测量电极 MN 在同一根电缆线里,这种情况下导致测线只能布置在电缆所在的这条线上,这在很大的程度上限制了高密度电法的应用领域。现有的高密度电法仪器只测量了 AB 电极的电流和 MN 电极的电压,对于 AB 电极的电压是通过计算 AB 电极的电流来得到。虽然 AB 电极的电压在理论上可以得到波形,但是实际发射过程不可避免的要受到外界环境的影响,那么实际发射的波形会有区别,如果在数据后处理时没有考虑,会影响最后的测量分析精度;另外,如果通过 AB 电极的电流计算得到 AB 电极的电压,则会引入大地的噪声,对数据处理分析精度同样有影响。本文针对上述高密度电法测量仪器存在的问题提出了一种高密度电法测量仪器的总体设计方案,采用伪随机编码技术,可以提高电法仪器的抗干扰能力。仪器中采用混频发射,分频接收的方式,一方面可以减少劳动量,提高工作效率;另一方面,做幅频曲线,在频率域上的信号处理进行较大深度的探测。增设一路 AB 电极电压的测量通道,实现三通道同步采集。电极的转换方式可以灵活控制,电极的个数可以根据实际的工作情况随意增加或减少,电极的电缆功耗小、体积小、便于携带与布极。该电法仪器既可以实现高密度电法的测量工作,又可以实现普通电法仪器的所有功能。
关键词:伪随机编码,混频发射,分频接收,三通道同步采集,电极

目 录
摘要I
ABSTRACT II
第 1 章 绪论 1
11 研究背景及意义 1
12 国内外研究现状 2
13 主要研究内容与本文结构 3
第 2 章 仪器的总体设计 4
21 仪器的工作原理 4
22 仪器硬件设计 5
23 仪器软件设计 8
231 主机控制软件 9
232 电极从机控制软件 11
233 数据预处理软件 11
24 本章总结 11
第 3 章 发射系统的关键电路设计 12
31 伪随机编码技术 12
32 发射电路主控模块 13
33 信号发射模块 14
34 隔离反向电路 15
35 过流保护电路 16
36 串口通信电路 16
37 本章总结 18
第 4 章 采集系统的关键电路设计 19
41 大动态范围信号调理技术 19
411 匹配电路 19
412 前置放大电路 20
413 工频陷波电路 21
414 程控放大电路 22
415 单端转差分电路 23
42 基于 AD7760 数据采集模块的设计 23
421 AD7760 简介 23
422 电源去耦电路 25
423 基准电压源电路 25
424 电阻电容网络 26
425 A/D 的片内差分放大器 27
43 数字控制模块 28
431 AD7760 的硬件接口电路 28
432 USB20 的硬件接口电路 30
44 本章小结 32
第 5 章 电极从机和电极检测器设计 34
51 电极从机关键技术 34
52 电极从机电路 34
521 通信电路 34
522 开关电路 35
523 MSP430 单片机最小系统 36
53 电极检测器 37
54 本章小结 39
第 6 章 系统性能测试及实验 41
61 系统性能测试 41
611 短路噪声测试 41
612 数据采集通道的一致性 41
62 室内纯电阻实验 44
63 本章小结 51
第 7 章 全文总结与展望 52
71 本文主要研究工作与成果 52
72 本文工作展望 52
参考文献 54
作者简介及在学期间所取得的科研成果 57
致谢 58