论电位深海拖曳式自然电位法技术

摘要：海洋是人类的资源宝库,地球表面的70%是海洋,海底资源和海底工程勘查对于人类的存活和进展及其重要,随着海底资源逐渐被人类所重视,海底资源探测和海底工程越来越多地需要破坏性小、探测准确性高的海底探测策略。自然电位法是电法勘探中运用最早的一种策略之一,由于它不需要人工施加电场,所以在仪器、设备及野外工作方面都较任何一种其它电法勘探策略简单。在海洋环境下,海水具有+200mV—+400mV的氧化电位。海底沉积物具有—100mV—-200mV的还原电位,海底是一个显著的氧化还原分界线。导电体(如矿物沉积)穿过这个界面时会产生电流,导电体扩散区的电流引起SP异常。在海底热液硫化物矿藏区分布着大量的金属矿藏,采取自然电位法可显著观测到异常。只要采取高灵敏度高精度的采集检测系统,就能检测出这一带是否有海底热液硫化物矿藏。这就是自然电位法运用于海底的一个重要论述依据。本论文主要分为以下几个部分分别进行阐述：1.介绍了深海电磁探测技术的概况,归纳和总结国内外深海电磁探测技术的探讨近况和进展走势,简单阐述了几种主要的探测策略；2.对自然电位法进行论述探讨,包括自然电场形成的理由,分布特点,以及在海洋环境下自然电位法的特点,为后面的数据浅析提供论述依据；3.浅析了整个拖曳式探测系统的构成,包括万米同轴缆的工作原理,微处理器的选型,AD芯片的原理和选型,以及数字滤波技术的特点、原理和课题所要解决的重点不足；4.重点介绍整个硬件电路,硬件电路是基于STM32微制约器,先对该微制约器进行了介绍,并分别对高精度数据采集电路,信道选择单元,模数转换处理器及其电路,电源电路等进行了模块化设计和实现,最后给出了电路设计时需要注意的事项以及经验总结；5.介绍了探测系统的软件设计,包括上位机软件跟下位机软件,简单描述了整个软件设计的流程；各个部分子程序的设计；6.对实验数据进行浅析,并且用硬件和软件的策略尽可能的减少误差,实验结果证实了该系统已基本满足了本课题的指标要求,达到了设计的目标。最后总结了本课题的全部工作,提出了可以进一步改善的地方,并展望了海洋自然电位法的运用前景。关键词：自然电位法论文SP论文信号采集论文混合传输论文STM32论文

摘要5-6

ABSTRACT6-8

目录8-10

第1章 绪论10-16

1.1 探讨背景及作用10-11

1.2 国内外探讨近况11-15

1.2.1 激发极化法(IP)11-12

1.2.2 海洋可控源电磁法(CSEM)12-13

1.2.3 自然电位法(俄罗斯RIFT探测系统)13-15

1.3 本论文主要探讨内容15-16

第2章 SP自然电位法技术探讨16-20

2.1 岩石、矿石自然极化的理由16-18

2.1.1 电子导体的自然极化16-17

2.1.2 离子导体的自然极化17-18

2.2 海洋自然电位法的有效性论证18-19

2.3 本章小结19-20

第3章 系统整体案例设计20-30

3.1 深海拖曳式综合物探系统运用环境20-21

3.2 同轴电缆混合传输系统介绍21-22

3.3 微处理器的选型22-24

3.4 AD芯片的选型24-25

3.5 微弱信号检测技术探讨25-27

3.6 课题探讨的重点不足27-29

3.7 本章小结29-30

第4章 硬件电路设计30-43

4.1 系统总体硬件电路结构框图30-34

4.2 主要部分硬件电路设计34-40

4.2.1 仪表运放电路的设计34-36

4.2.2 A/D采集电路设计36-39

4.2.3 信号调理与通道切换电路39-40

4.3 电源电路设计40-41

4.4 电路设计总结41-42

4.5 本章小结42-43

第5章 系统软件设计43-48

5.1 下位机软件的总体结构43-46

5.1.1 采样程序设计44-45

5.1.2 通用同步异步收发器程序45

5.1.3 数据算法处理45-46

5.2 上位机软件设计46-47

5.3 本章小结47-48

第6章 系统组装调试及测试48-57

6.1 减震、耐压工艺设计48-51

6.1.1 减震工艺设计48-49

6.1.2 耐压工艺设计49-50

6.1.3 SP水下制约筒的安放及硬件电路实物图50-51

6.2 系统检验测试51-56

6.2.1 实验室模拟测试51-52

6.2.2 近海测试实验及结果浅析52-56

6.3 本章小结56-57

第7章 总结与展望57-59

7.1 总结57-58

7.2 展望58-59

致谢59-60