海底大地电磁探测仪数据采集软件

根据研制的HD-1型海底大地电磁探测仪的特点和海底大地电磁数据采集要求,开发了高可靠性的海底大地电磁数据采集软件.软件由参数设置、数据采集与抽样、误侦测与处理3部分组成.参数设置部分处理用户输入的各种参数,纠正输入参数中的各种错误,并写入控制寄存器中,可靠地实现采样频率、放大倍数、滤波器和陷波器控制;数据采集与抽样根据用户输入参数控制海底大地电磁信号的采集,当用户设置的采样频率低于仪器硬件的最低采样频率时,根据用户设置的采样频率对采集的数据进行实时抗混叠滤波和抽样;误侦测与处理部分,对仪器运行中所出现的各种错误和用户参数设置中的各种异常情况进行自动处理,保证海底大地电磁数据采集可靠进行.     

海底大地电磁探测的室内模拟实验

用电磁方法研究海洋在国内地学界尚属首次 .由于海洋环境复杂 ,作业难度大 ,因而在探测技术的研发阶段 ,必需经过一系列的实验探索 ,在室内条件下 ,优选出合理的水下测量方案 .本文所阐述的实验内容围绕海底大地电磁探测的几个主要运行环节 ,集中讨论了包括仪器的海面投放、下沉速度调整、抗底流推曳、声控释放上浮等与海洋工程紧密相关的技术问题 .通过实验提出了实用的解决方法 ,为实施真正的海洋作业奠定了实验基础 .     

PC104嵌入式计算机在海底大地电磁信号采集中的应用

为了观测海底大地电磁数据,设计了海底大地电磁探测仪器的智能化方案,即以性能优良的PC104嵌入式计算机作主控单元,编制采集驱动程序,采用合理的硬件接口电路,在非实时监控的运行环境下采集整个海底大地电磁信号.用该仪器系统能记录水深在100m以下的极其微弱的海底大地电磁信号测量数据表明,此信号是海底在地球物理场的真实反映.     

Hilbert-Huang变换与大地电磁信号的时频分析

将Hilbert-Huang变换引入大地电磁信号的时频分析中,介绍HHT(Hilbert-Huang transform)时频分析原理及方法,给出仿真信号的经验模态分解及其时频分布,并对实测大地电磁信号进行HHT时频处理与剖析.研究结果表明:Hilbert能量谱随时频的具体分布具有很强的非稳态动态变换时频刻画能力;时频谱的时间、频率分辨率不受Heisenberg测不准原理的限制,且其时间、频率分辨率都很高,有很好的时频聚集性;HHT方法能用于描述大地电磁信号的非线性时变特征,是大地电磁信号时频分析的有效工具.     

海陆联合大跨度多点位海底大地电磁同步数据采集

海底电磁探测是研究海洋基础地学课题和海底矿产资源分布的重要地球物理方法之一。由于大地电磁场存在区域噪声,因而,为压制干扰并获得高质量的场源数据,就需进行带远参考方式的数据采集。在采集过程中,包括陆上基站和海底测网的多台仪器应遵循同一个时间基准和统一的方位坐标。海底大地电磁仪为满足上述要求,其内部配备了高精度时钟源、姿态检测器件以及与海底电磁信息采集相关的自动信号测量与存储电路。海上作业时,科考船沿预定航线,实现仪器的逐点投放。海底测量结束后,通过遥控方式改变海底仪器的浮力性质,使其自动返回海面。近期的海洋试验表明,中国的海底大地电磁探测技术已实现了实用化,可为海洋勘查提供高技术支撑。     

海洋环境中大地电磁测深阻抗的ROBUST估计

传统上,地球的电磁响应函数均采用最小二乘方法估计,它假定信号的噪声是高斯正态分布,如果实际数据偏离这种分布,对系统参数的估计将产生较大偏差,在海洋环境中,研究表明,海水产生的电磁场噪音偏离正态分布,并且海水产生电磁噪音的频率范围正好与天然电磁场的“噪声词”相符,这进一步降低了该频段的信噪比,Ｒｏｂｕｓｔ的程序实现及其在海洋环境中大地电磁测深阻抗分析的应用。     

大地电磁数据的改进随机爬山反演算法研究

对随机爬山算法的新模型产生方式进行改进,并针对大地电磁线性反演依赖初始模型易陷入局部最优解的问题,提出一种基于改进随机爬山的大地电磁反演算法,利用该算法对大地电磁一维层状介质G,K,HK型地电模型数据进行反演实验,在无噪声情况下反演结果和模型基本一致;在加入5%和10%噪声后,反演结果良好.数值实验结果表明,该反演算法不依赖于初始模型,具有较好的全局优化能力和抗噪声能力,能有效反演大地电磁数据.     

用大地电磁频谱测量法探测煤矿区陷落柱

根据大地电磁频谱测量法的基本原理和特点,确定了相关的探测区大地电阻率模型,校正系数,将所得频率的标定直接转换为探测深度的刻度.通过探测实例,说明了大地电磁谱测量法在煤矿区探测陷落柱和识别煤层等的应用效果和应用前景.     

水下火眼金睛--国家"863"计划海底大地电磁探测与电磁成像技术

“九五”至“十五”期间，国家“863”计划连续资助中国地质大学（北京）开展对海底大地电磁探测与电磁成像技术的研究。经数年努力，终于取得技术突破。由邓明教授所率课题组研发的海底大地电磁仪成功进行了国内首次海陆联合大跨度多点位大地电磁同步采集试验，布置并完成了我国海域第一条具有实际地质意义的海底大地电磁探测剖面，填补了中国在该技术领域的空白。     

基于高阶统计量的大地电磁数据处理与仿真

针对大地电磁(MT)数据具有非线性、非平稳的特征而不能满足传统功率谱方法要求的问题,从高阶统计量的理论入手,提出由信号的高阶谱恢复功率谱,再由恢复的功率谱估算MT响应函数的高阶统计量方法,建立通过高阶谱恢复功率谱的数学模型,并对合成数据和实测MT数据进行仿真分析。研究结果表明:利用高阶累积量对高斯噪声不敏感的特点,可实现在高斯白噪声和有色噪声污染下的瞬态信号频率与功率谱的正确估计;高阶统计方法消除了传统功率谱方法中大地电磁响应函数出现个别频点分散和形态异常的现象,使地质参数的估计精度和资料的可解释性得到明显提高。     

高可靠大地电磁探测仪数据采集与传输

针对大地电磁探测仪在长时间工作时,数据采集、传输与存储不允许出现数据丢失的要求,提出了一种数据采集与传输方法,实现高可靠的数据采集、传输与存储.分析发现大量数据高速写入存储介质时出现阻塞是大地电磁探测仪长时间工作出现数据丢失的原因,采用FPGA共享内存与Linux物理内存预分配,获得足够大的内核缓冲区,有效地解决了大地电磁探测仪长时间工作数据丢失的问题.对采用该方法的CEMT-02大地电磁探测仪进行测试,在恶劣自然环境下,连续进行数据采集、传输与存储时间超过6个月,数据丢失率为0,验证了该方法的正确性与可靠性.     

LEMI——417M型长周期大地电磁仪器GPS失锁问题的软件应急解决方案

2019年可能由于GPS卫星滚周不同、日期格式等参数变化,以往正常使用的LEMI-417M型长周期大地电磁测深仪器突然出现了无法锁定GPS卫星的问题,对正在开展的野外工作造成了重大困扰。考虑到项目周期、工区气候、道路状况以及经费成本等综合因素的制约,在对该仪器数据采集工作方式、二进制数据结构剖析的基础上,提出了一套针对GPS失锁问题的软件应急解决方案并开发了一套具有较高实用价值的软件工具,值得在行业内推广使用。     

测量仪表中线性误差自动校准的实用方法

针对测量仪表研发过程中传感器存在的分散性问题，比如同一型号的传感器，由于生产工艺及技术问题也存在一定的差异，这就要求仪表要具有校准功能．以前多是人工调整，通过研究及试验，现给出线性误差自动校准的实用方法．并以压力传感器为例，分别介绍了应用纯硬件、软件及硬件相结合、纯软件的不同校准方法．     

测量仪表中线性误差自动校准的实用方法

针对测量仪表研发过程中传感器存在的分散性问题,比如同一型号的传感器,由于生产工艺及技术问题也存在一定的差异,这就要求仪表要具有校准功能.以前多是人工调整,通过研究及试验,现给出线性误差自动校准的实用方法.并以压力传感器为例,分别介绍了应用纯硬件、软件及硬件相结合、纯软件的不同校准方法.     

基于多重网格法的MT正演模型边界截取

为了验证基于多重网格法边界截取的效果,通过数值模拟,分别对大地电磁法问题的均匀半空间模型和三层模型进行基于多重网格法的边界截取研究和分析.采用加权平均法产生粗网格上系数矩阵,并与传统的方法对比.研究结果表明:粗网格加权平均法的渐进收敛性明显比Galerkin法(采用简单的插值矩阵)的好,但比粗网格近似的几何法的渐进收敛性略差;收敛性的广义Fourier谱分析在大地电磁法中对介质的非连续性不敏感,不能区分模型参数变化所引起的收敛性变化;随着边界截取的增加,满足特定收敛标准的数值解与理论解偏差增大;当截取到的深度约为趋附深度的2倍时,截取后的计算结果接近理论值,说明基于多重网格法的边界截取有效.     

大地电磁资料三维傅里叶变换偏移方法及其应用

利用傅里叶变换及内插外推方法对三维大地电磁资料偏移成像问题进行了研究。首先将大地电磁场满足的三维亥姆霍兹方程降维分裂成两个二维响应方程,然后对每一个二维方程进行傅里叶变换,使二维方程变为一维方程,通过大地电磁场垂向方向的导数在地面上所满足的边界条件,确定外推方程中的两个待定系数,从而得到一维外推方程的解。对横向非均匀地电介质,利用分段傅里叶变换方法进行偏移,同时将每一段内电阻率的平均值作为背景值。为了解决纵向介质的不连续问题,取相邻两频点的电阻率值的外推结果进行加权内插。对于横向各段的衔接,采用内插平滑处理。应用该方法对伊朗项目中T01-010测线资料进行了偏移处理,偏移结果除了反映浅层和基底明显的分界面之外,还能较好地反映局部地电异常体引起的异常。     

大地电磁资料三维傅里叶变换偏移方法及其应用

利用傅里叶变换及内插外推方法对三维大地电磁资料偏移成像问题进行了研究。首先将大地电磁场满足的三维亥姆霍兹方程降维分裂成两个二维响应方程，然后对每一个二维方程进行傅里叶变换，使二维方程变为一维方程，通过大地电磁场垂向方向的导数在地面上所满足的边界条件，确定外推方程中的两个待定系数，从而得到一维外推方程的解。对横向非均匀地电介质，利用分段傅里叶变换方法进行偏移，同时将每一段内电阻率的平均值作为背景值。为了解决纵向介质的不连续问题，取相邻两频点的电阻率值的外推结果进行加权内插。对于横向各段的衔接，采用内插平滑处理。应用该方法对伊朗项目中T01—010测线资料进行了偏移处理，偏移结果除了反映浅层和基底明显的分界面之外，还能较好地反映局部地电异常体引起的异常。     

基于PC的虚拟仪器软件加密方法的研究

为了保护基于PC的虚拟仪器软件不被侵权,针对基于PC机的虚拟仪器软件易于被复制的问题,分析了几种软硬件加密方法的特点和效果,提出了一种新的基于PC的虚拟仪器软件加密方法。采用通过读取数据采集卡序列号和加密算法相结合的方法产生注册码,并写入WINDOWS操作系统注册表的方式来防止软件产品的非法拷贝。该加密方法把虚拟仪器的硬件和软件有效地结合起来,增加了破解的难度。通过在多个振动测量系统上的应用,证明了该软件加密方法的有效性。这种软件加密方法的特点是实现简单、隐蔽性好、成本低。     

一种仪器放大器的现场调整方法

一种利用非易失静态RAM或FlashROM进行仪器放大器调零和满量程的现场调整方法,提高仪器的测量精度、调整方便灵活、维护简便.