海洋可控源电磁信号模拟发生器制造技术

本发明专利技术公开了一种海洋可控源电磁信号模拟发生器，包括：壳体、时间电路、控制电路、斩波电路、放大电路以及电源电路。时间电路设置于壳体内。控制电路设置于壳体内，且控制电路与时间电路电性连接。斩波电路设置于壳体内，且斩波电路与控制电路电性连接。放大电路设置于壳体内，且放大电路与斩波电路电性连接。以及电源电路设置于壳体内，电源电路分别与时间电路、控制电路、斩波电路和放大电路电性连接。时间电路用以提供时间同步信息。借此，本发明专利技术的海洋可控源电磁信号模拟发生器，结构简单合理，可以输出精准时间戳、幅度调制、多频合成或单频电压波形，模拟海上可控源电磁信号，为海底电磁接收机的室内信号采集功能测试提供了解决办法。解决办法。解决办法。

【技术实现步骤摘要】
海洋可控源电磁信号模拟发生器


[0001]本专利技术是关于海洋地球物理仪器开发
，特别是关于一种海洋可控源电磁信号模拟发生器。

技术介绍

[0002]海洋可控源电磁法(Controlled
‑
Source ElectroMagnetic,CSEM)属于海洋电法的分支方法，面向深水油气勘探、水合物调查、地质构造研究等应用领域。其物性基础是高阻的油气或水合物等目标储层相比周边低阻沉积层介质具有较大的电阻率差异。其工作原理是采用船载可移动水平电偶极子源置于近海底发射电磁波，电磁波在非均匀的海底介质传播时发生折射或反射，阵列置于海底的电磁接收机测量来自海底地层的电磁场信号，该信号携带地层电性信息，通过对接收到的电磁场信号进行数据处理，反演解释得到海底地层的电阻率分布模型，借助电阻率与储层含油气饱和度的对应关系，用于直接探测海底地层下的含油气性，从而为油气藏井位布置提供电性依据。该方法相比传统的大地电磁方法具有高阻异常识别灵敏、分辨率高、抗干扰能力强等诸多优点，是近年来新兴的海洋地球物理勘探方法，在油气资源勘查领域取得显著成果。
[0003]海底电磁接收机用于海洋可控源电磁方法海上数据采集，主要由电场传感器、磁场传感器、数据采集舱、声学释放装置、玻璃浮球、水泥块和框架组成。海上作业过程如下：
[0004]1、当到达预定工区后，对接收机配置参数、GPS授时，投放至水中；
[0005]2、自由下沉至海底采集可控源电磁信号；
[0006]3、采集结束后，发送水声信号，定位并释放装置熔断钢丝绳，甩掉水泥块的负重上浮；
[0007]4、上浮至水面后，打捞仪器并下载数据；
[0008]5、现场数据预处理；
⑥
室内资料处理及反演解释。
[0009]海底电磁接收机开发过程中，需经过室内测试、码头测试、海上测试三个步骤，其中室内测试主要评估仪器的信号采集功能和水声释放功能，信号采集功能包括本底噪声、功耗、带宽、量程、动态范围、时间同步精度、功耗等，释放功能包括测距、电腐蚀开关等功能；码头测试主要开展浮力配平、水声释放功能测试等；海上开展数据采集、释放回收等功能测试。受限于海上作业成本高，尽可能在室内条件下开展全部功能的评估与测试。然而室内条件下难以模拟海上实际条件，无法完成全部功能的测试。海上实测信号具有幅度调制、时间同步要求高、多频合成或单频、动态范围大的特征，现有的商用任意波形发生器虽可以编辑任意波形，但是在内部存储长度、动态范围、时间同步精度方面无法达到海洋可控源电磁信号测试要求。因此，结合海底电磁接收机室内测试要求，开发一种具备幅度调制、时间同步、多频合成或单频、动态范围大的信号发生器，模拟海上实际海洋可控源电磁信号特征，在室内条件下加速海底电磁接收机的功能评估。
[0010]以泰克的AFG1022型号信号发生器为例，其内存深度为1M采样点，而实际可控源测试时，一般单循环工作时间长4小时，采样率150Hz，采样点至少为2M以上；AFG1022的信号幅
度分辨率为14位精度，而实际可控源测试为24位精度；AFG1022仅支持外部同步信号，不支持GPS时间同步。综上，在面对可控源电磁信号测试需求时，现有商用信号发生器在存储深度、动态范围、时间同步方面存在不足。
[0011]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于提供一种海洋可控源电磁信号模拟发生器，结构简单合理，可以输出精准时间戳、幅度调制、多频合成或单频电压波形，模拟海上可控源电磁信号，为海底电磁接收机的室内信号采集功能测试提供了解决办法。
[0013]为实现上述目的，本专利技术提供了一种海洋可控源电磁信号模拟发生器，包括：壳体、时间电路、控制电路、斩波电路、放大电路以及电源电路。时间电路设置于壳体内。控制电路设置于壳体内，且控制电路与时间电路电性连接。斩波电路设置于壳体内，且斩波电路与控制电路电性连接。放大电路设置于壳体内，且放大电路与斩波电路电性连接。以及电源电路设置于壳体内，电源电路分别与时间电路、控制电路、斩波电路和放大电路电性连接。其中，时间电路用以提供时间同步信息。其中，控制电路在时间电路的触发下，生成具有时间戳的斩波时钟信号，且斩波时钟信号驱动斩波模块，输出双极性电压。其中，放大电路用以对双极性电压进行放大或减小信号幅值，从而实现信号低阻抗输出。
[0014]在本专利技术的一实施方式中，电源电路用以分别向所述时间电路、所述控制电路、所述斩波电路和所述放大电路提供低噪声电源。
[0015]在本专利技术的一实施方式中，时间电路包括GPS和TCXO温度补偿晶振，所述GPS用以为所述时间电路提供时间信息及PPS秒脉冲，且所述TCXO温度补偿晶振用以为所述GPS提供系统时钟。
[0016]在本专利技术的一实施方式中，控制电路包括MCU和CPLD，所述MCU在所述时间电路的所述GPS的触发下控制所述CPLD生成带有时间戳的斩波时钟信号并且进行信号分频、频率合成和PPS触发。
[0017]在本专利技术的一实施方式中，控制电路还包括TF模块，所述TF模块与所述MCU电性连接，且所述TF模块用以存储工作参数，工作参数包括频率、波形、调幅幅度、调幅周期等。
[0018]在本专利技术的一实施方式中，斩波电路包括斩波模块和DAC，所述斩波模块由所述CPLD生成的带有时间戳的所述斩波时钟信号所驱动，且所述斩波时钟信号和DAC产生的参考电压信号经所述斩波电路输出，从而得到与所述斩波时钟信号频率相同的双极性电压信号。
[0019]在本专利技术的一实施方式中，CPLD用以配置所述DAC，且所述DAC用以控制所述参考电压信号的峰峰值。
[0020]在本专利技术的一实施方式中，电源电路包括锂电池和DC/DC转换器，所述锂电池经所述DC/DC转换器转换后分别向所述时间电路、所述控制电路、所述斩波电路和所述放大电路提供低噪声电源。
[0021]与现有技术相比，根据本专利技术的海洋可控源电磁信号模拟发生器，结构简单合理，可以输出精准时间戳、幅度调制、多频合成或单频电压波形，模拟海上可控源电磁信号，为
海底电磁接收机的室内信号采集功能测试提供了解决办法。
附图说明
[0022]图1是根据本专利技术一实施方式的海洋可控源电磁信号模拟发生器的线框结构示意图；
[0023]图2是根据本专利技术一实施方式的海洋可控源电磁信号模拟发生器的调幅波形示意图；
[0024]图3是图2的局部放大图；
[0025]图4是根据本专利技术一实施方式的海洋可控源电磁信号模拟发生器的单频方波波形示意图；
[0026]图5是根据本专利技术一实施方式的海洋可控源电磁信号模拟发生器的单频方波频谱示意图；
[0027]图6是根据本专利技术一实施方式的海洋可控源电磁信号模拟发生器的多频合成波形1波形示意图；
[0028本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋可控源电磁信号模拟发生器，其特征在于，包括：壳体；时间电路，设置于所述壳体内；控制电路，设置于所述壳体内，且所述控制电路与所述时间电路电性连接；斩波电路，设置于所述壳体内，且所述斩波电路与所述控制电路电性连接；放大电路，设置于所述壳体内，且所述放大电路与所述斩波电路电性连接；以及电源电路，设置于所述壳体内，所述电源电路分别与所述时间电路、所述控制电路、所述斩波电路和所述放大电路电性连接；其中，所述时间电路用以提供时间同步信息；其中，所述控制电路在所述时间电路的触发下，生成具有时间戳的斩波时钟信号，且所述斩波时钟信号驱动所述斩波模块，输出双极性电压；其中，所述放大电路用以对所述双极性电压进行放大或减小信号幅值，从而实现信号低阻抗输出。2.如权利要求1所述的海洋可控源电磁信号模拟发生器，其特征在于，所述电源电路用以分别向所述时间电路、所述控制电路、所述斩波电路和所述放大电路提供低噪声电源。3.如权利要求1所述的海洋可控源电磁信号模拟发生器，其特征在于，所述时间电路包括GPS和TCXO温度补偿晶振，所述GPS用以为所述时间电路提供时间信息及PPS秒脉冲，且所述TCXO温度补偿晶振用以为所述GPS提供系统时钟。4.如权利要求3所述的海洋可控...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，巩奕轩，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：