[发明专利]一种大动态范围地空瞬变电磁探测接收系统及方法

说明书

本发明涉及地球物理无损勘探技术领域，尤其涉及一种大动态范围地空瞬变电磁探测接收系统及方法，包括接收线圈、匹配电路、前放保护电路、前置放大器、反调制AGC信号调理电路、AD转换电路和上位机。接收线圈接收瞬变电磁信号，匹配电路用于改善接收线圈幅频特性，瞬变电磁信号经过用于保护前置放大器的前放保护电路后传送置前置放大器，前置放大器将微弱的电磁信号进行初级放大，大动态范围的瞬变电磁信号经过反调制AGC使信号保持较大的幅度，并且通过反调制AGC技术使其动态范围变小，输出端不需要直接观测幅值变化，离线数据处理可对数据重构解释。此发明可提高AD转换器的转换精度和并且提高接收系统的动态范围，提高了地空瞬变电磁探测系统的接收精度。

技术领域

本发明涉及地球物理无损勘探技术领域，尤其涉及一种大动态范围地空瞬变电磁探测接收系统及方法。

背景技术

随着经济快速持续发展，资源和能源的问题日益突出，随之地下探测需求量逐年增加，而传统的地球物理勘探方法探测效率较低，难以满足对资源大面积的快速勘探的需求，因此，急需能够在地质条件复杂的地区实现高效率、高质量探测装置及施工。瞬变电磁法属于时间域人工源电磁方法，是以大地中岩(矿)石的导电性和导磁性差异为物理前提，根据电磁感应原理，分析电磁场空间和时间分布规律，通过反演手段分析相关地质问题的一种勘察方法。地空瞬变电磁法是瞬变电磁法的应用来扩展，是与无人机飞行平台相结合，结合地面电磁法大功率发射和航空电磁法快速非接触式采集的双重优点，能够进入地形复杂区域开展大深度资源勘探，近年来成为地球物理电磁法研究的热点，使用时，接地电线源向地下发送电磁脉冲，电磁脉冲会激励地下导体并在其内部产生感应涡流电流，涡流电流产生的二次磁场不会随激发场的消失而立即消失，是产生一个瞬变衰减过程，利用接收线圈接收二次电磁场，研究电磁场与时间的变化关系。

虽然地空瞬变电磁勘探方法可大大提高了探测效率，但由于接收到的二次电磁场信号动态范围过大，传统瞬变电磁探测接收机难以接收大动态范围的电磁信号，导致接收线圈接收到的二次电磁场信号损失严重，影响分辨能力，给资料的处理解释带来极大困扰。

现有地空时间信号采集系统采用了多阶程控放大电路方案可解决上述问题。然而利用恒定倍数放大方案时，无法同时兼顾早期信号和晚期信号，过大的放大倍数会使得早期道信号饱和进行丢失一部分浅部信息，过小的放大倍数由于晚期信号无法达到AD转换器的最小灵敏度而无法被捕获到，进而损失一部分深部信息；当前可以利用数字增益调控技术可以解决这一问题。根据调控机制差异可分为公控型、预测型、包络检测型以及瞬时浮点放大型。其中公控型在单次采样周期采用固定放大倍数，无法满足单周期增益连续变换；预测型利用单次采样周期前期数据预测后期数据，可以实现单周期连续调节，但对前期数据处理结果不理想；包络检测型采用包络检测电路与电压比较器配合适用，处理速度相较预测型处理速度更快，但电路设计复杂度更高瞬时浮点放大型利用高速采样电路预先获得信号数据实时动态调节增益，但电路结构复杂，易引入数字噪声且存在放大滞后性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大动态范围地空瞬变电磁探测接收系统及方法，所要解决瞬变电磁二次场信号大动态范围接收失真问题。

本发明是这样实现的，

一种大动态范围地空瞬变电磁探测接收系统，包括：接收线圈、匹配电路、前置放大器保护电路、前置放大器、反调制AGC信号调理电路、两路AD转换电路和上位机，所述接收线圈为圆环形，所述匹配电路与所述接收线圈引出的导线两端并联，所述前置放大器保护电路连接接收线圈与前置放大器之间，所述反调制AGC信号调理电路用于处理放大的改善瞬变电磁信号的动态范围和提高AD转换电路的转换精度，所述的上位机对接收系统的控制以及信息的存储。

进一步地，所述的接收线圈在圆环形骨架上缠绕一根且按照一个方向缠绕N 匝数的绝缘导线，绝缘导线为铜质漆包线，圆环形骨架为非导电材料。