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LabVIEW在超导地球物理勘探中的应用研究

时间:2017-9-19阅读:1723
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基于NI LabVIEW及其PXI和CompactRIO开发平台搭建的超导地球物理勘探现场级测控生态系统主要由以下四部分构成:

  • 在线仿真子系统

通过对SQUID及其读出电路建模,该子系统充分利用LabVIEW的公式节点、控制结构以及其良好的人机界面,实现了SQUID读出电路在Tune和Lock两种运行模式下的工作参数仿真。

  • 硬件在环子系统

通过对SQUID的数学模型实物化,该子系统利用PXI或者CRIO平台的模拟输入输出模块替代真实的SQUID和外部输入磁场完成SQUID读出电路在常温下的调试和测试。

  • 机载测控子系统

 基于NI的CompactRIO平台构建了一套用于航空超导磁力仪的坚固机载测控子系统,其不但能以不同的格式和速率记录测量数据,而且能将获取的磁信号与GPS同步。

  • 数据处理子系统

基于NI LabVIEW及其丰富的内置函数构建了一套数据处理子系统,其主要用于文件操作、数据显示、时频域分析、姿态投影、磁场补偿以及传感器校准,并为磁异场反演奠定了坚实的基础。

效益与效果:

固定翼无人机超导磁力仪项目的顺利实施不但能有效提高目前中国地球深部信息探测的能力(突破我国现有地球物理探测深度至 1000米以上),而且能克服传统航磁设备的缺点,即受传统航磁平台飞行高度的影响,所测数据反映的地质效果分辨率太低,且无法开展大比例尺工作。

航空超导磁力仪是目前SQUID应用和地球物理勘探领域的zui前沿课题,通过何种方式或何种设备实现被测量的采集并不是课题的关键技术所在,而如何在保证系统可靠性的前提下投入尽可能少的人力资源快速实现被测量的采集和控制则是系统设计中优先需要考虑的问题。

LabVIEW的图形化编程方式,使其具有良好的用户体验,尤其是丰富的仪器接口和信号处理模块可以让用户在项目实施时所想即所得,而且基于VxWorks和FPGA架构的CompactRIO平台具有十分的抗振性和环境适应性,因此基于LabVIEW图形化开发平台以航空超导磁力仪为契机搭建一套超导地球物理勘探现场级测控生态系统是十分明智的。

CompactRIO平台的EMC性能非常出众,在项目研制过程受益颇丰。SQUID在为系统带来的高灵敏度技术指标时,也*地增加系统的电磁兼容性要求。通过在磁屏蔽室中对比几种常见的数据采集设备,试验结果显示CompactRIO平台提供了EMC性能,并能与SQUID无缝连接。

结论:

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