大地电磁信号_量关键技术研究与实现.doc

大地电磁信号测量关键技术研究与实现 陈 凯，邓 明，黄江杰，成 天 （地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室（中国地质大学, 北京）） 摘要 大地电磁（Magnetotelluric, MT）方法是探测地下介质电性参数的有效手段之一,MT仪器装备的性能是实现这一方法的关键所在.长期以来MT仪器设备依赖于国外进口,为实现自主创新,通过解决众多关键技术,其中包括低噪声技术、高精度技术、低功耗技术、低时漂技术、大容量存储技术,实现了完全自主知识产权的新型大地电磁采集器.通过与国外同类仪器的野外对比试验表明,仪器指标满足标准MT测量要求. 关键词 大地电磁,数据采集,低噪声,高精度,低时漂 中图分类号P631 文献标识码 A 文章编号 Magnetotelluric signal measurement and implementation of key technologies CHEN Kai, DENG Ming, HUANG Jiang-jie, CHENG Tian （Key Laboratory of Geo-detection (China University of Geosciences, Beijing), Ministry of Education） Abstract: Magnetotelluric (MT) method is the effective means to detect underground Conductive Structure, MT instrumentation equipment performance is the key to achieving this approach. For a long time MT equipment is dependent on foreign imports. For the realization of independent innovation, by addressing a number of key technologies, including low-noise technology, high-precision technology, low-power technology, low drift technology, high-capacity storage technology, new magnetotelluric collector with a fully self - Intellectual Property was achieved. By comparison with similar foreign field comparison tests, the results showed that the instruments have met MT measurement requirements. Keywords: MT，Data Acquisition, low-noise, high-precision, low-power, low drift 0 引言 大地电磁法（Magnetotelluric, MT）是一种天然场源的频率域电磁法，原理在于以天然的平面电磁波为场源，通过在地表观测相互正交的电磁场分量来获取地下电性结构。大地电磁法能达到测深的目的是因为天然场源的电磁信号频带覆盖了高频到低频（约1000Hz——0.001Hz），而不同频率成分信号具有不同的穿透“趋肤深度”，所以MT已成为探测岩石层电性结构的主要方法 图1 WMT-1型大地电磁采集器结构图 Fig1 architecture of WMT-1 type magnetotelluric recorder 为实现对MT信号的高可靠、高精度、低功耗记录，设计的采集器结构图如图1所示，MT测量系统包括采集器及外围的磁传感器、GPS天线、U盘、铅酸蓄电池，采集器包括电道磁道前放板、AD与时钟板、MCU板。电道前放板实现对4路不极化电极输出的地电场信号调理，其中Ex方向在南北电极坑引出四根电极线分别接至E1+、E1-、E3+、E3-，同理E2、E4接Ey地电场信号；磁道前放板实现对4道BF4磁传感器输出信号的调理，其中Hx、Hy、Hz分别接至XYZ方向的磁传感器、Hr处于备用状态；AD与时钟板实现对4路电道和4路磁道共8道信号进行AD转换，并且集成了恒温晶振与CPLD实现GPS授时同步；MCU板控制AD转换、将AD转换的数据存储至U盘、集成GPS模块获取GPS同步时钟、LED状态指示、通过COM和NET与PC通讯。 仪器采用ARM+LINUX平台，硬