一种孔底岩溶电磁探测系统的制作方法

本发明涉及孔底的岩溶区域探测，特别涉及一种孔底岩溶电磁探测系统。

背景技术：

1、桩基础是现代建筑、交通、水电等建设的主要基础形式，岩溶区桩底岩溶问题是工程建设的重大隐患，也是勘探工作的难点。

2、目前现有可用于孔底岩溶探测方法为以下几种：(1)探地雷达系统：发展成熟，但是在孔底由于井液的低阻影响，无法取得有效的勘探深度，对孔底的勘探能力有限；(2)瞬变电磁法(tem)系统：需要大的发射磁矩，发射线圈尺寸和勘探深度直接相关，不适于孔底应用；(3)射频(10～400khz)电磁勘探：由于高频电磁波的穿透能力较差，孔底勘探无法取得有效的观测信号；(4)高频阻抗系统：正交的电场与磁场观测，需要高频、宽频带传感器，尚无适用于孔底环境传感器及其解决方案；总的来讲，目前缺乏可适应孔底环境的单孔孔底高精度探测的电磁探测仪器。因此发明一种孔底岩溶电磁探测系统对于岩溶区探测领域是十分具有应用场景和价值的。

技术实现思路

1、为此，本发明提供了一种孔底岩溶电磁探测系统，包括电磁自补偿回线传感器、孔底岩溶电磁发射机和孔底岩溶电磁接收机；所述孔底岩溶电磁发射机包括发射机主控单元、频点细化模块、逆变模块、发射机gps同步模块、波形合成模块、电源模块、保护模块和屏幕；所述孔底岩溶电磁接收机包括前放模块、adc采集模块、蓝牙模块、存储模块、接收机gps同步模块、电源电路以及接收机主控单元；

2、所述孔底岩溶电磁发射机中：

3、所述发射机主控单元，用于控制整个发射机运行，对所述频点细化模块、逆变模块、gps同步模块、波形合成模块、电源模块、保护模块和屏幕进行全方位地控制；

4、所述频点细化模块，基于复杂可编程逻辑器件和直接数字频率合成技术的频点细化；

5、所述逆变模块，发射机的功率输出级，在时序电路的控制下，将高压直流电变换成各种波形和频率的方波输出；包括功率模块mosfet、驱动模块、霍尔电流传感器；

6、所述发射机gps同步模块，用于实现与所述孔底岩溶电磁接收机之间的同步功能以及定位功能；

7、所述波形合成模块，用于在所述主控单元的控制下，完成供电波形的合成功能、频率合成功能以及过热保护功能；合成多种占空比的单频和多频供电波形；

8、所述电源模块，采用锂离子电池供电技术供电；

9、所述保护模块，设计保护电路对所述孔底岩溶电磁发射机进行保护；

10、所述屏幕，人机交互外设，方便工作人员操作孔底岩溶发射机，完成参数设置；

11、所述孔底岩溶电磁接收机中：

12、所述前放模块，包括射频信号抑制电路、放大电路、滤波电路；射频信号抑制电路有效抑制射频信号，保护接收机的安全；放大电路其增益由开关程控设置，共分5档，即1、4、16、64、128倍，对信号的放大由该电路完成，在实际工作中应尽量将增益放到该级，以便最大限度的提高仪器的信噪比；滤波电路，用在采样时滤除工频干扰，使得系统能够在采样时取得好的测量效果；

13、所述adc采集模块，用于对信号进行采样量化处理，并将模拟信号转换成数字信号；转换完成之后传给主控；

14、所述蓝牙模块，用于实现孔底岩溶接收机与安卓手机之间的通讯；

15、所述存储模块，由sd卡和sdram组成，用于存储采样数据；

16、所述接收机gps同步模块，用于实现与所述孔底岩溶电磁发射机之间的同步功能以及定位功能；

17、所述电源电路，采用锂离子电池供电技术供电；

18、所述接收机主控单元，用于控制整个接收机运行，对所述前放模块、adc采集模块、蓝牙模块、存储模块、接收机gps同步模块和电源电路进行全方位地控制。

19、进一步地，所述电磁自补偿回线传感器采用同心三环设计，最大线圈为发射线圈，中间线圈为补偿线圈，最小线圈作为观测线圈。

20、进一步地，所述孔底岩溶电磁发射机采用lea系列gps同步授时模块完成发射与接收之间的同步，同时提供定位功能。

21、进一步地，所述孔底岩溶电磁发射机设计风扇对逆变模块进行降温处理，保护系统正常运行。

22、进一步地，所述发射机主控单元采用stm32f429主控。

23、进一步地，所述孔底岩溶电磁接收机采用信号抑制技术实现前放通道的保护，采用高精度运算放大器完成滤波、放大，对信号进行预处理；采用18位高精度adc对信号进行ad转换。

24、本发明的有益效果在于：首先、本发明设计电磁自补偿回线传感器，实现纯二次场接收，通过与岩溶直接相关的纯二次异常进行岩溶识别探勘；第二、发射机频点细化功能：开创性将dds技术与cpld技术结合用于电磁法发射系统，解决发射系统工作频点稀疏、探测精度不够难题。第三、接收机设计采用同步相关检测技术，实现在强干扰背景下准确提取周期性弱信号并完成处理。第四、采用gps技术实现发射接收高精度同步。

1.一种孔底岩溶电磁探测系统，其特征在于，包括电磁自补偿回线传感器、孔底岩溶电磁发射机和孔底岩溶电磁接收机；所述孔底岩溶电磁发射机包括发射机主控单元、频点细化模块、逆变模块、发射机gps同步模块、波形合成模块、电源模块、保护模块和屏幕；所述孔底岩溶电磁接收机包括前放模块、adc采集模块、蓝牙模块、存储模块、接收机gps同步模块、电源电路以及接收机主控单元；

2.根据权利要求1所述的一种孔底岩溶电磁探测系统，其特征在于，所述电磁自补偿回线传感器采用同心三环设计，最大线圈为发射线圈，中间线圈为补偿线圈，最小线圈作为观测线圈。

3.根据权利要求1所述的一种孔底岩溶电磁探测系统，其特征在于，所述孔底岩溶电磁发射机采用lea系列gps同步授时模块完成发射与接收之间的同步，同时提供定位功能。

4.根据权利要求1所述的一种孔底岩溶电磁探测系统，其特征在于，所述孔底岩溶电磁发射机设计风扇对逆变模块进行降温处理，保护系统正常运行。

5.根据权利要求1所述的一种孔底岩溶电磁探测系统，其特征在于，所述发射机主控单元采用stm32f429主控。

6.根据权利要求1所述的一种孔底岩溶电磁探测系统，其特征在于，所述孔底岩溶电磁接收机采用信号抑制技术实现前放通道的保护，采用高精度运算放大器完成滤波、放大，对信号进行预处理；采用18位高精度adc对信号进行ad转换。