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《地球物理学进展》2015,(4)
加紧研究和发展海洋可控源电磁法(MCSEM)对我国海域能源资源的调查具有重要意义.在MCSEM勘探中,发射机记录的电流波形若没有精确时间标记,则无法与接收机采集到的数据进行同步处理,进而影响到感应电磁场相位信息的提取.本文对海底环境下发射电路所面临的这一亟需解决的特殊问题展开了研究.采用硬件同步分频和超长计数的时间标识技术,基于LPC2368微处理器、GPS对钟电路、高精度温度补偿晶振、CPLD、RTC模块、USB移动硬盘、霍尔电流传感器及其外围电路等搭建的新硬件平台,将高精度时间标记脉冲计数值连同发射电流波形数据一同记录至存储设备中,同时上传至甲板端,便于上位机对水下发射机进行远程监控.最后依托国家专项进行了海洋试验,验证了高精度时间标识技术的可靠性和准确性. 相似文献
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《地球物理学进展》2020,(4)
井间电磁成像利用低频电磁波对两井或多井之间进行多点扫描,测量出电磁信号经过地层产生的相位变化和幅度衰减情况,反演得到地层电阻率信息.相位反映地层电参数以及位置的敏感性要优于幅度信息.在进行相位测量时,必须保证在同一时刻对发射监测信号和接收信号进行采集.针对发射和接收系统精确同步测量方法展开研究,提出使用GPS时钟接收机在两口井各自地面系统产生同步时钟信号,把同步时钟信号通过电缆传送到井下,井下通过PLL锁相同步电路和频率补偿电路,完成井下工作主频时钟源的建立,达到地面和井下同步目的.在发射地面和接收地面设置有数传电台,相互之间可传送指令,与同步时钟结合起来,实现井下发射监测信号和接收信号的同步采集.经过测试井间电磁成像发射和接收系统同步误差≤±100 ns. 相似文献
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国外的水合物探测试验证明,可控源电磁法是探测天然气水合物的有效方法之一.开展海底可控源电磁法工作的重点之一在于研制高精度、高可靠、低功耗观测海底可控源电磁信号的设备.为可靠地观测海底可控源电磁场宽频带、大动态范围信号,设计了以Linux与ARM9相结合的测量电路,并开发了Linux2.4内核下的设备驱动程序.本文分别论述了采集硬件原理,Linux字符设备驱动模型,SSC和GPS对钟驱动实例. 相似文献
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海洋可控源电磁法在国外已成为海底天然气水合物调查的有效手段之一.为实现我国海域深水条件下水合物的海洋可控源电磁探测,本文从方法原理出发,采用低功耗嵌入式控制、前端低噪声斩波放大、高精度时间同步和水声通讯等技术,设计并开发了由承压舱、玻璃浮球、采集电路、电场与磁场传感器、姿态测量装置、声学释放器、USBL定位信标、测量臂、水泥块等部件组成的海底可控源电磁接收机,实现了海洋微弱电磁场信号的高精度采集.海底可控源电磁接收机具有高可靠性、低噪声、低功耗和低时漂的特点.利用研制的海底可控源电磁接收机,在琼东南海域进行水合物勘查,采集得到了可靠的人工源电磁场数据.通过数据处理及反演,获得了研究区海底的电阻率模型,结合地震资料,对高阻异常体进行推断解释,其结果为天然气水合物钻探井位布置提供了电性依据. 相似文献
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电磁法观测系统中,采样时钟质量直接影响高精度ADC的信噪比,而高精度ADC芯片的信噪比作为电磁法观测系统信号检测非常关键的指标,决定了获取数据的质量.采样时钟的时间抖动是时钟孔径不确定度产生的原因,导致电磁法观测系统中ADC数据转换的信噪比变差,严重影响电磁系统观测质量,为此提出了ADC采样时钟不确定度最大时间抖动的确定方法.该方法通过对ADC采样过程进行时域、频域分析,借助正弦波导数给出采样时钟孔径不确定度引起的采样数据误差数学描述,结合极大值法与ADC信噪比计算方法获取系统信噪比需求范围内的最差时钟孔径不确定度,进而计算出相应采样时钟的最大时间抖动误差.以地球物理仪器中常用的ADC芯片AD7760为例进行了相应的时钟抖动误差计算,确定时钟的孔径不确定度抖动时间.根据信噪比指标确定了时钟孔径不确定度后,采用压控恒温晶振跟踪GPS信号中的秒脉冲的方法,保证时钟抖动误差能够满足AD7760的要求,根据测试表明,在GPS失锁4 h内,时钟输出能够满足技术要求. 相似文献
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利用拖曳式海洋可控源电磁发射系统在探测埋藏较浅的天然气水合物资源时,会遇到一些新问题.如拖曳式轴向发射偶极源不能贴紧海底,发射偶极源和海底间海水的电磁衰减,使得10 Hz以上的相对高频能量难以导入至海底以下介质;发射偶极源有可能出现水平或垂向摆动;拖曳式发射时,时间窗口内叠加的数据有限;拖曳路线可能与海底构造走向平行,不利于揭示探测目标体的异常形态.新型坐底式发射系统有望解决上述问题.坐底式发射系统的硬件部分包括甲板端供电和监控单元、长距离电力和数据通信单元,以及水下发射机主体.新型坐底式发射系统的发射电极紧贴海底,没有海水层衰减,有利于相对高频的人工源电磁信号经过海底以下介质传输至接收端;通过超短基线信标更容易精确定位发射机拖体,利用姿态方位参考系统确定发射电极的供电方向,可以精确校正电偶源水平偏角的影响;增加单点供电时间,提高接收信号信噪比;提供两对电偶极源,从两个相互垂直的方向对异常体进行人工源激发.2015年海洋试验的结果表明,坐底式与拖曳式发射系统联合作业,可从多角度对海底异常体进行宽频带电磁激发,为数据采集提供丰富的场源信息. 相似文献
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为了测试我国自主设计与研发的海洋可控源电磁仪器性能及其在水合物探测中的适用性,本文从海洋可控源电磁法基本原理出发,首先根据试验海域水合物地质特征,建立简化地电模型开展理论研究,确定海洋可控源电磁试验的技术方案;利用研发的海洋可控源电磁仪器,在南海天然气水合物远景区开展探测试验,首次获得了我国深水海域的海洋可控源电磁数据.通过对采集数据进行处理与反演,获得了试验剖面的海底电性结构模型,揭示了4号测点下方存在一个50m厚的高阻层,其电阻率为25Ωm、顶部埋深为181m,为该区天然气水合物调查提供了有价值的电性参考资料.研究结果表明,自主研发的海洋可控源电磁仪器性能达到了预期的设计指标,这标志着我国海洋可控源电磁探测技术向实用化进程迈出了重要一步. 相似文献
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由于海底介质受沉积环境的影响,层理发育呈现明显各向异性特征.对于海洋可控源电磁法各向异性的研究以往主要局限于一维和二维模型,为更深入了解复杂情况下海底各向异性对海洋可控源电磁响应的影响规律,本文开展三维任意各向异性介质中海洋可控源电磁法正演研究.采用交错网格有限差分技术,通过对任意各向异性介质电导率张量实行体积和空间电流密度平均,完成海洋可控源电磁二次散射电场的离散化,成功实现任意各向异性介质中海洋可控源电磁正演模拟.通过对几种典型各向异性电性模型条件下海洋电磁电场多分量响应及分布特征和各向同性情况的对比分析,总结电各向异性对海洋电磁响应的影响规律和识别方法.本文算法研究及算例可为海洋可控源电磁数据精细化处理解释提供技术支撑. 相似文献
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地震记录中时间的精确性对于现代处理技术至关重要。然而,对于由无法直接通信的仪器组成的台阵来说,仪器之间的时钟同步是很困难的。通过全球定位系统(GPS)进行时间同步是陆上的一个选择,但不能用于水下测量,因为电磁信号在水中不能有效传播。如果时钟漂移是线性的,那么可以通过部署前后的全球定位系统同步来估计海底地震仪的时间校正。但对于很多应用来说,这还不够,因为在长时间的实验中,这种漂移的非线性部分可以达到数十到数百毫秒。我们提出两种技术方法来提取同步记录的海底仪器在部署完成之后的时间记录差异。这两种技术都是基于对地震背景噪声的互相关分析,即使时钟漂移是非线性的,也都是有效的。第一种称为时间对称性分析(TSA),易于应用但需要合适的解释,以使噪声互相关函数在时间上是对称的;第二种基于重复地震分析方法,没有这种限制。本文分别讨论了两种方法的优缺点。通过在两组海底地震仪数据集的实际应用,表明两种方法都可以将仪器时钟同步误差控制到约5ms以下(主周期的百分之几)。 相似文献
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讨论了实时精密单点定位的若干关键技术,着重研究了实时精密钟差估计算法;利用全球40个IGS跟踪站连续、实时的观测数据流进行实时精密卫星钟差估计,解算出的实时精密钟差与CODE事后精密钟差具有较好的一致性,二者互差的RMS优于0.2 ns.采用实时估计的卫星钟差和IGS发布的超快速精密卫星轨道进行实时精密单点定位模拟实验,结果表明：经过大约15~30 min初始化后,实时精密单点定位滤波收敛之后水平方向的定位精度优于5 cm,高程方向的精度优于10 cm,能满足在该精度级别的实时用户的定位需求.处理汶川地震期间震区的GPS观测数据,结果表明实时精密单点定位能够探测地震发生期间的地面同震位移. 相似文献
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M. B. Barannik V. V. Kolobov A. N. Shevtsov A. A. Zhamaletdinov 《Seismic Instruments》2013,49(1):1-15
A generating-measuring complex of directional operation, which allows investigating seismically dangerous zone of stressedly-deformed state of rock, ore zones, and fracture zones in the directions which are the most sensitive from the standpoint of the aim in view, namely along and across the strike axes of the object of interest, is developed. The complex includes the Energy-2M directional operation generator and a portable high-sensitivity KVVN-7m measuring station that allows performing frequency probing with controllable sources and sounding in the field of natural electromagnetic field variations during one cycle. The generator includes a system of independent phase and amplitude adjustment of the current at the output of the Energy-2M generator inverter along two channels. A circuit of programmed generator current supply to two mutually orthogonal antenna arrays (long grounded lines) and a system of precision control over the current parameters in each arm is developed. The generator allows generating a programmed current with circular or elliptical field polarization in the vicinity of the object under study in the specified direction in the frequency range from 1 to 2000 Hz. The Energy-2M generator is mounted on board a ZIL-131 motor vehicle and fed by two PN-72 generators 15 kW each. The KVVN-7 digital measuring station has been completely modified. Moreover, all out-of-date elements have been replaced by modern operational amplifiers characterized by extremely low internal noises, which do not exceed unities or tenths of nV/Hz0.5. The generating complex is equipped with a system for control, regulation, protection, and automation (SCRPA) based on GPS time synchronization. Thermostatting of the unit for clock frequency and reference voltage is provided. All these measures allowed reaching the accuracy of synchronization over the absolute time not worse than 2 × 10?4 s, and frequency stability of the generator signal not worse than 10?7 Hz. 相似文献
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在人工地震测深野外数据观测系统中，通过人工爆破激发地震波，利用布设在测线观测点位上的地震仪采集来自地壳上地幔的地震波震相信息来进行地震成像，获得研究区地壳上地幔精细结构、深浅部构造关系和发震构造的空间展布特征，进而研究岩石圈演化和动力学过程。为进行后期地震波资料信息的精确处理，需获得人工爆破地震波激发时刻的高精度时间和地理坐标信息。设计一种基于AT89C5115微处理器的GPS同步零时仪装置，介绍其硬件结构设计和固件程序实现方法，授时精度达微秒级，具有人机交互控制和信息数据通信功能。经室内测试和野外实验，零时仪装置运行稳定可靠，能完全满足野外测深工作的需要。 相似文献
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海上走航式地球物理测量的精度在很大程度上依赖于GPS（全球导航定位授时系统）数据观测的精度.由于各种原因,船载GPS测量会遇到多种问题.对记录到的GPS数据进行处理是获得高质量GPS数据一个不可缺少的环节.本文通过对多个海洋重磁调查航次的GPS观测数据进行处理,介绍了船载GPS测量中遇到的一些典型问题,以及相应的数据处理方法.本文指出,为保证数据采集的质量,船载GPS测量一般应使用两台GPS接收机同时进行测量.在数据处理时,将其中记录较稳定、可靠的一台GPS接收机作为主机,而另一台作为辅机.数据处理时,以主机记录的数据为主,当主机数据缺失时,则使用附机的数据作为补充.我们的长期观测结果表明,主机和附机之间总是存在时间差,目前我们没有发现时间差出现的规律和这种时间差出现的确切原因.用附机的数据来补充主机数据时,应该进行时间差调整.对于同一台GPS接收机的数据,本文介绍了野值、零值、重复值、时间间断和航迹间断等现象.同时文章中介绍了对于野值、零值、重复值、时间间断和航迹间断等数据,在进行数据处理时,可用剔除、插值、补遗等办法对上述出现的问题进行处理.本文认为,天气状况、卫星分布、天线运动姿态、接收机工作的稳定性、解码模块、运算〖JP3〗速度、多路径效应等都可能对GPS观测造成影响,但目前我们还并不能确定造成海上GPS测量出现问题的确切原因. 相似文献
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作为地震探测的有效补充,电磁法在海洋油气资源勘探中发挥着越来越重要的作用.本文针对海洋电磁法中极低时钟误差、大动态范围采集等要求,提出使用GPS和高精度原子钟解决低时钟漂移问题;采集电路中设计增益可调的放大电路,MCU通过对采集到的信号进行实时分析,实现增益动态调整,解决海洋电磁信号大动态范围采集问题;研制的海洋电磁信号数据记录单元每天时间误差小于0.3 ms、电场通道动态范围可以达到160 dB、磁场通道动态范围可以达到134 dB.通过在室内指标测试、室外试验,表明设计的数据记录单元能够稳定可靠工作.为证明数据纪录单元的有效性,将数据记录单元和国外商用MT仪器进行野外一致性对比实验,数据记录单元与商用仪器结果基本一致;在水深100 m海域进行了海底MT信号采集,得到了有效的结果.该研究为海洋电磁信号低时钟漂移、大动态范围采集提供了一种有效解决方案. 相似文献
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Basic reasons for different kinds of failures of record synchronization of the independent seismic stations, operating as elements both of domestic and foreign seismic arrays, are established. Proceeding from it, software and hardware are proposed for ensuring reliable and precise synchronization of stations. Their operation is based on periodic fine tuning of the station’s analog-to-digital converter (ADC) sampling cycle by an exact time signal obtained from the GPS receiver. This procedure is executed with minimum or even no additional load on the controller of the seismic recorder. Such an approach allows not only matching each ADC sample to astronomical time, but also to provide simultaneous ADC sampling of all stations in the seismic array with an accuracy of 10 μs, which is especially important for solving a number of geophysical problems. Experimental researches and trial operation of the created equipment are carried out. High reliability of the equipment and compliance of technical characteristics to the purposes of the development are confirmed. 相似文献
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