基于对数放大技术的大动态电磁信号接收装置研制

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1、分类号：TH763单位代码：10183研究生学号：2015552058密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）基于对数放大技术的大动态电磁信号接收装置研制DevelopmentofaLargeDynamicElectromagneticSignalReceiverBasedonLogarithmicAmplificationTechnology作者姓名：邱硕专业：电工理论与新技术研究方向：电磁探测技术及仪器指导教师：嵇艳鞠教授培养单位：仪器科学与电气工程学院2018年6月————————————————

2、——————————————————基于对数放大技术的大动态电磁信号接收装置研制——————————————————————————————————DevelopmentofaLargeDynamicElectromagneticSignalReceiverBasedonLogarithmicAmplificationTechnology——————————————————————————————————作者姓名：邱硕专业：电工理论与新技术指导教师：嵇艳鞠教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年5月27

3、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：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和

4、集体，均已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：石Ｉ曰挪年曰摘要基于对数放大技术的大动态电磁信号接收装置研制地空瞬变电磁法因其具有探测效率高、覆盖面积广、成本低等优点，广泛应用于地球物理探测领域，包括矿体资源的勘探、采空地区排查、水文探测等。在电磁信号接收装置的研制中，提高装置采样精度，增加装置测量的动态范围，对地下导体电性分布的研究极其重要。然而，在传统方式下，瞬变电磁从原始信号到最终用于电阻率解释的过程中，一味追求硬件的大动态范围采集，导致动

5、态范围受制于A/D，而在软件上大幅压缩数据。本设计提出将大动态范围信号先进行硬件压缩，使其不受制于A/D。本文主要进行了以下研究：1、分析了电磁信号接收装置中空芯线圈匹配电阻对工作状态的影响。同时给出了空芯线圈带宽等参数的测量方式。为提高电磁信号幅值，设计了低噪声、增益可调差分放大电路。2、通过分析大动态范围测量的必要性，论证了对数放大技术的合理性设计方案，仿真了e指数信号在对数放大器下的输出形式，设计了双极性电磁信号对数放大模块。3、研究了电磁信号接收装置中双极性-正向变换电路、电平抬升电路、改进的对数

6、放大电路三种关键技术，完成对数放大模块的测量，电压信号以线性变化输出。分析了内部噪声的产生机理及计算方式，并测量其噪声在7μV/Hz左右。4、设计了电磁信号采集模块，给出了电磁信号采集模块硬件总体设计方案，提出了适用于电磁信号的高精度采集关键技术。5、集成了各部分设计模块，确定电磁信号接收装置整体结构，完成了大动态范围的电磁信号接收装置综合测试工作。测试了匹配电阻对空芯接收线圈工作状态的影响。对放大模块的输出线性度、动态范围、输出误差三个参数进行了测试。测试了补偿电容对输出响应的影响。分析了线性放大电路与

7、对数放大电路的差异以及基于两种技术的接收装置的差异。关键词：大动态范围，信号采集，双极性对数放大，电平抬升IAbstractDevelopmentofaLargeDynamicElectromagneticSignalReceiverBasedonLogarithmicAmplificationTechnologyGround-airtransientelectromagneticmethodhastheadvantagesofhighdetectionefficiency,widecoverageare

8、aandlowcost,itiswidelyusedingeophysicalexploration,Includingorebodyresourcesexploration,minedareasinvestigation,hydrologicalexploration,etc.Inthedevelopmentoftransientelectromagneticreceivingsystems,toimprovethesamp