本发明专利技术涉及一种电磁探测系统的数据质量实时监测装置及监测方法，监测装置，是由发射单元与大地负载连接，大地负载经大地与接地电极连接，接地电极与接收单元连接，接收单元与监测单元连接构成。与现有技术相比，省去了笨重的传输电缆，每个频率点仅对应两个直流数据I和Q，监测数据少，仅为时域数据的几百分之一～几万分之一；无线模块不需要那么高的传输速度，易于实现无线传输；能抑制无线模块传输过程中的误码现象，具有较高的可靠性。数据质量的实时监测由数字正交锁定放大实现，运算简单，不涉及FFT运算、乘法运算，数字正交锁定放大模块可以由价格几十元的MSP430单片机和FPGA等中低端的控制芯片实现；硬件成本明显降低。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种电磁探测系统的数据质量实时监测装置及监测方法，监测装置，是由发射单元与大地负载连接，大地负载经大地与接地电极连接，接地电极与接收单元连接，接收单元与监测单元连接构成。与现有技术相比，省去了笨重的传输电缆，每个频率点仅对应两个直流数据I和Q，监测数据少，仅为时域数据的几百分之一～几万分之一；无线模块不需要那么高的传输速度，易于实现无线传输；能抑制无线模块传输过程中的误码现象，具有较高的可靠性。数据质量的实时监测由数字正交锁定放大实现，运算简单，不涉及FFT运算、乘法运算，数字正交锁定放大模块可以由价格几十元的MSP430单片机和FPGA等中低端的控制芯片实现；硬件成本明显降低。【专利说明】
:本专利技术涉及一种地球物理探测仪器中的数据质量实时监测装置及方法，尤其是阵列式频率域电磁探测系统的数据质量实时监测装置及监测方法。
技术介绍
:阵列式频率域电磁探测系统中，“频率域”指探测方法采用的是频率域方法，“阵列式”指系统由很多台接收机组成。频率域电磁探测方法包括可控源音频大地电磁法、复电阻率法和频率域激电法等方法。可控源音频大地电磁法是一种通过测量高频至低频下，大地表面的电场和磁场值，探测地下介质由浅至深视电阻率的方法，通常发射频率为IHz?10kHz。复电阻率法是一种在不同频率下，通过测量大地表面的电场值，探测地下介质电极化和导电特性的方法，通常发射频率为nX 10_2Hz?nX 102Hz。频率域激电法是一种通过测量两个不同频率点上大地表面感应的电压值，求取频散率，从而判断地下介质的极化特性的方法，通常发射频率为η X KT1Hz ?η X IO1Hz0采用这些方法进行探测时，由于采集到的信号幅度较小，容易受到干扰，因此往往需要对采集得到的数据进行实时监测与质量评价，用以检验数据的有效性。一个良好的监测装置及方法能够提高野外工作的效率、提升数据采集的质量。对于数据质量的实时监测，目前主要有以下几种方法:1、采用有线电缆将各个接收机采集到的时间序列数据传送到PC机，进行监测。CN10201252A公开了 “分布式多参数深部电磁断面成像系统及测量”，此种方法具有连接简单，容易实现，传输效果较好等优点；但是连接线较为笨重且使用不便，不适合阵列式系统使用。2、采用无线基站方式传送采集到的时间序列数据。CN1137640A公开了“多功能电磁遥测系统”，此种方法具有比有线连接更轻便的优点，但该方法通过无线方式传输的数据量过于庞大，可靠性低。3、采用无线基站方式传送频率域数据，频率域数据由快速傅立叶变换(FFT)获取。与传送时间序列数据相比，此种方法传送的数据量比较小，误码率低，但是需要在接收机中进行FFT运算，需要有专门的数学模块来处理数据，对仪器硬件有要求较高。
技术实现思路
:本专利技术的目的就是针对上述技术的不足，提供一种阵列式频率域电磁探测系统的数据质量实时监测装置；本专利技术的目的就是提供一种阵列式频率域电磁探测系统的数据质量实时监测方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:阵列式频率域电磁探测系统的数据质量实时监测装置，其特征在于，是由发射单元T与大地负载L连接，大地负载L经大地分别与接地电极1、2、3?η连接，接地电极1、2、3?η分别与接收机Rl、R2、R3?Rn连接，接收机Rl、R2、R3?Rn分别与监测单元M连接构成。所述的发射单元T由可调直流稳压电源Tl经发射桥路Τ2与大地负载L连接，GPS模块Τ4经发射控制器Τ3分别与可调直流稳压电源Tl和发射桥路Τ2连接构成。所述的接收机Rl、R2、R3?Rn均是由数据采集模块Rx2经数字正交锁定放大模块Rx3与GPS模块Rxl连接，数字正交锁定放大模块Rx3经无线模块Rx4与监测单元M无线通讯构成。所述的大地负载L为两个相距Ikm?3km的大坑，坑内埋有接地电极。所述的监测单元M由无线模块Ml与PC机M2连接构成。一种阵列式频率域电磁探测系统的数据质量实时监测方法，包括以下步骤:A、发射单元T在大地负载L上形成同步且幅度、频率可变的正弦波，作为阵列式频率域电磁探测的激励源；B、在正弦波的激励下，大地表面产生携带地下信息的电压信号；C、接地电极I?η获取携带地下信息的电压信号；D、接收机R1、R2、R3?Rn对接地电极1、2、3?η的输出信号进行处理，形成监测数据并以电磁波的形式发送监测数据；Ε、监测单元M通过无线模块Ml接收监测数据并将监测数据传至PC机M2，PC机M2对监测数据进行处理，形成幅度和相位信息；F、根据幅度和相位信息确定接收单元R中各接收机Rl、R2、R3?Rn的工作状态。步骤A所述的发射单元T在大地负载L上形成同步且幅度、频率可变的正弦波监测方法，包括以下步骤:a、发射控制器T3读取GPS模块T4的时间信息，保证正弦波与GPS时间同步；b、发射控制器T3产生调压信号T5，控制可调直流稳压电源Tl的工作，调节正弦波的幅度；C、发射控制器T3产生正弦脉冲宽度调制(SPWM)信号T6，控制发射桥路T2的工作，调节正弦波的频率；d、发射桥路T2的输出在大地负载L上形成同步且幅度、频率可变的正弦波。步骤D所述的接收机Rl、R2、R3?Rn对接地电极1、2、3?η的输出信号进行处理，形成监测数据并以电磁波的形式发送监测数据，包括以下步骤:a、数字正交锁定放大模块Rx3读取GPS模块Rxl的时间并控制数据采集模块Rx2工作，保证数据采集模块Rx2的采集时序与GPS时间同步，从而保证数据采集模块Rx2的采集时序与大地负载L上的正弦波同步；b、数据采集模块Rx2将接地电极X的输出信号离散化,形成时域数据X (η)；C、数字正交锁定放大模块Rx3对时域数据X (η)进行处理，产生同相分量I和正交分量Q，I和Q即为监测数据；d、监测数据经无线模块Rx4以电磁波的形式发送至监测单元Μ。有益效果:本专利技术与现有技术相比，本专利技术与通过有线电缆传输至监测数据的方法相比，省去了笨重的传输电缆，更适合于阵列式系统。本专利技术与采用无线基站方式传送时域数据的方法相比，每个频率点仅对应两个直流数据I和Q，监测数据少，仅为时域数据的几百分之一?几万分之一；采用无线传输时，无线模块不需要那么高的传输速度，易于实现无线传输；同时，因为监测数据少，在每个频率的工作时间内，可以多次发送监测数据，能抑制无线模块传输过程中的误码现象，具有较高的可靠性。在采用无线基站方式传送频率域数据，频率域数据由FFT获取的探测系统中，控制模块需要使用价格千元?万元的数字信息处理DSP或工控机PC104等高端控制芯片。与其相比，本专利所述的数据质量的实时监测方法因监测数据由数字正交锁定放大技术提取，运算简单，不涉及FFT运算、乘法运算，数字正交锁定放大模块可以由价格几十元的MSP430单片机和FPGA等中低端的控制芯片实现；所以硬件成本明显降低，在由众多接收机Rl?Rn组成的阵列式系统中具有更为突出的经济价值。本专利技术还适用于可控源音频大地电磁法、复电阻率法和频率域激电法。【专利附图】【附图说明】:图1:电磁探测系统数据质量的实时监测装置结构框图图2:为附图1中发射单元T的结构框图图3:为附图1中接收机Rn的结构框图图4:广生同步且幅度、频率可变的正弦波的电路原理图图5:产生本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种阵列式频率域电磁探测系统数据质量监测装置，其特征在于，是由发射单元T与大地负载L连接，大地负载L经大地分别与接地电极1、2、3～n连接，接地电极1、2、3～n分别与接收机R1、R2、R3～Rn连接，接收机R1、R2、R3～Rn分别与监测单元M连接构成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林君，薛开昶，范鹏，周逢道，刘长胜，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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