[实用新型]伪随机码电法仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及地质勘探设备，具体涉及一种伪随机码电法仪。

背景技术

电磁勘探法是矿产勘探和工程及环境勘查中应用最广和最有效的方法之一。但是，长期以来，这一类方法受到以下几个方面的困扰：首先，是其抗干扰能力较低，特别是在工矿区或城市中开展工作，易受各种电气干扰。其次，常用的频率域电磁测深，需要在一定的频段范围内，逐个频率进行观测，生产效率较低。第三，某些电磁勘探方法在野外观测中，需要布置长达几到十几公里的导线，这不仅使其观测装置笨重和进一步降低生产效率，而且使其难于在城市或其它地形、地物条件复杂的地区开展工作。

20世纪中后期，系统辨识理论发展了一种“伪随机二进制输入信号的系统识别”方法。伪随机二进制信号序列（PRBS）是幅度不变，而宽度随机变化的周期性方波脉冲系列。它可以由专用设备产生，也可以由数字计算机简单地产生。上述“系统识别”的基本原理是，利用伪随机二进制信号源向待识别系统（例如，地质勘探对象——大地）输入伪随机信号（电流），同时观测该系统的输出信号（电压）。根据输出信号和输入信号的互相关函数，便可识别该系统。

互相关函数的计算是一个数值滤波运算过程，因此利用互相关函数识别系统具有很强的抗干扰能力。在适当选择伪随机二进制信号序列（PRBS）相关参数的情况下，互相关函数很接近系统的冲激响应，由此，易于算得系统的频率响应，而不需要进行耗时的逐个频率测量，从而大大提高观测效率。此外，采用PRBS作为信号源，也易于实现输入（供电）装置和输出（测量）装置之间的无线联系，从而使观测装置轻便化，不仅会提高生产效率，而且能扩大其应用范围。可见，研究利用PRBS的电磁勘探法，确实可望解决困扰当前电磁勘探法的三个主要问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有的电磁勘探设备抗干扰能力低，勘探效率低，难以适应复杂环境的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种伪随机码电法仪，包括发射机和接收机：发射机包括FPGA处理模块、稳流源模块和ADC数据采集模块：FPGA处理模块包括主控CPU和与之连接的用于时序控制的FPGA；稳流源模块包括依次连接的驱动电路、稳流电源和标准电阻；ADC数据采集模块包括依次连接的运算放大器、差分放大器、ADC、双口RAM、DSP，还包括用于算法集成的CPLD，所述CPLD分别与ADC、双口RAM和DSP连接，所述FPGA通过同步接口与CPLD连接，所述DSP连接有RAM，且通过USB控制器连接在PC上位机上；接收机包括依次连接的SMA接头、运算放大器、差分放大器、ADC、FPGA和DSP，还包括分别与FPGA和DSP连接的主控CPU，DSP通过USB MCU模块连接在PC上位机上；FPGA即现场可编程门阵列，ADC即模/数转换器，双口RAM即先进先出缓存，DSP即数字信号处理器，CPLD即复杂可编程逻辑器件，USB MCU即USB通讯专用单片处理器。

在上述伪随机码电法仪中，所述FPGA处理模块和ADC数据采集模块上还设有电源模块、复位电路和时钟频率综合器。

在上述伪随机码电法仪中，所述发射机和接收机的主控CPU上还分别连接有GPS全球定位系统和显示屏。

在上述伪随机码电法仪中，所述接收机上还设有电源模块、复位电路、调试电路和时钟频率综合器。

在上述伪随机码电法仪中，所述接收机的DSP上设有用于存储其处理完毕数据的SRAM。

本实用新型提供的伪随机码电法仪抗干扰能力强，勘探效率高，可以适应复杂环境。

附图说明

图1为本实用新型提供的伪随机码电法仪的发射机的原理结构示意图；

图2为本实用新型提供的伪随机码电法仪的接收机的原理结构示意图；

图3为本实用新型提供的伪随机码电法仪在不同时间测试电阻率和相位重复性对比示意图；

图4为本实用新型提供的伪随机码电法仪与321老地质队的测深资料对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作出详细的说明。

如图1、图2所示，本实用新型提供的伪随机码电法仪包括发射机和接收机。