Overhauser磁力仪抗干扰技术的研究

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1、分类号：TH763单位代码：10183研究生学号：2015552059密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）Overhauser磁力仪抗干扰技术的研究StudyonAnti-interferenceTechniquesforOverhauserMagnetometer作者姓名：尚芮专业：电工理论与新技术研究方向：电磁测量指导教师：段清明教授培养单位：仪器科学与电气工程学院2018年6月Overhauser磁力仪抗干扰技术的研究StudyonAnti-interferenceTechniquesforOverhauserMagnetometer作者姓名：尚芮专业名称：

2、电工理论与新技术指导教师：段清明教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年5月27日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是本人在指导教师的指。导下，独立进行研宄工作所取得的成果除文中己经注明引用的内容夕卜，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的

3、研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：年ｉ月曰摘要摘要Overhauser磁力仪抗干扰技术的研究磁力勘探是地球物理勘探领域中发展速度快、应用范围广的一种勘探方法。随着各类无线技术的快速发展，不具备抗干扰能力的磁力仪在测量精度方面已无法满足大型建设与新兴技术研究的需要，市场迫切需要具有高测量精度及强抗干扰能力的磁力勘探设备。Overhauser磁力仪是满足市场需要的一种新型磁场测量设备，但目前国内市场中所见的Overhauser磁力仪均为从国外引进的产品。国内在对该仪器的研

4、发上还处于未成熟阶段，特别是在仪器的抗干扰技术上，国内并没有相关人员或机构进行过深入研究。因此，对Overhauser磁力仪抗干扰性的研究显得尤为重要。Overhauser磁力仪的干扰主要来自于其复杂的工作过程：首先，探头内自由基溶液中的质子系统在高频激发电路和直流极化电路的共同作用下被磁化，撤去发射信号后质子系统会因磁场的改变而进行拉莫尔进动，进而产生FID信号。然后，该信号会被传送至信号处理模块，使FID信号滤波放大整形处理为方波。最后，通过频率计对方波频率进行测量，经过计算即可得到仪器所处环境下的磁场数值。当Overhauser磁力仪停止发射信号时，会产生三类主要

5、干扰：谐波噪声干扰、衰减信号干扰、脉冲噪声干扰。谐波噪声干扰主要是由直流极化信号所残留的电压及高频、工频等谐波噪声所带来的；衰减信号干扰为仪器所接收的信号是呈e指数衰减的FID信号，会对后期测量频率的准确性带来干扰；脉冲噪声干扰是经放大整形后所获得的方波信号则会因噪声影响而带来的。本文重点针对以上三类干扰进行了抗干扰技术的研究：（1）第一类干扰，本文设计了光耦切换电路来隔离直流极化残留电压，防止其对接收信号造成干扰，提出并搭建了电容配谐滤波电路与有源带通滤波电路两种抗干扰方案来消除测量磁场所需带宽范围外的谐波干扰。在Multisim软件中对两种电路分别进行仿真对比分析后

6、，最终选择了电容配谐滤波电路作为抗干扰手段，并给出了该种电路与仪器结合的具体实施方案。（2）第二类干扰，本文设计并搭建了放大整形电路来削弱干扰，放大整形电路能将FID信号幅值放大，并将其有效的整形为方波，从而实现抗干扰的目I摘要的。并在Multisim软件中模拟含噪FID信号，使其通过所设计的放大整形电路观察输出信号。（3）第三类干扰，选取合适方法测量频率并进行数据处理。通过设计FPGA程序，实现对信号进行多通道测频，使数据量扩大为原来的4倍；其次，选取了5种去除粗大误差的方法在Matlab中对同一组数据进行仿真对比，根据仿真结果最终选用了自适应双向均方差阈值法作为数据

7、处理方法。最后，根据仿真结果搭建了电容配谐与放大整形电路，并为电路输入端持续提供含噪正弦信号，观测到输出为稳定的方波信号，验证了该电路在削弱谐波干扰及衰减信号干扰方面效果明显；利用高精度信号发生器产生的方波信号测试测频及数据处理模块，通过测试数据验证了该部分抗干扰方案有效性。关键词：Overhauser磁力仪，电容配谐滤波，多通道测频，粗大误差IIAbstractAbstractStudyonAnti-interferenceTechniquesforOverhauserMagnetometerMagneticexplorationiso