STM32驱动的矿用本安瞬变电磁仪设计与性能提升

"基于STM32的矿用本安型瞬变电磁仪设计，通过发射双极性方波抑制干扰，采用数据叠加和多次迭代提升接收动态范围和信噪比。实测结果显示接收动态范围超过150 dB，满足井下探测需求。" 在本文中，作者设计了一款以STM32微控制器为核心的矿用本安型瞬变电磁仪，该设备主要用于地下巷道的安全探测，尤其是在煤矿领域。STM32是一款广泛使用的微控制器，以其高性能、低功耗和丰富的外设接口而备受青睐。 发射部分是瞬变电磁仪的关键组件，它通过发射双极性方波来实现对工频及其多次谐波的抑制。双极性方波是一种包含正负两个极性的波形，这种波形在传输过程中可以有效抵消工频干扰，提高信号的纯净度。这种方法有助于确保电磁波的发射不会受到地面电源或其他电气设备产生的干扰，从而提高测量的准确性。 接收部分则采用了数据叠加和多次迭代的技术，这一策略旨在处理和合成采集到的早期、中期和晚期信号。数据叠加是将多个相同或相似信号的样本相加，以减少随机噪声的影响，提高信噪比。多次迭代则是通过重复处理和分析信号，进一步优化信号质量，增强弱信号的可检测性。这些技术的应用显著提高了瞬变电磁仪的动态范围，文中提到接收电压的最大变化范围达到了150 dB以上，这意味着设备能捕捉到非常微弱的信号。 井下实测结果显示，接收电压从最初的43.528 V降低到1.323 μV，证明了该设计在噪声抑制和动态范围扩展方面的有效性。此外，通过与其他同类设备的对比测试，该瞬变电磁仪的测试结果与现场巷道的实际情况，包括人文设施和出水情况，保持一致，表明它能满足井下巷道超前探测的严格要求。 关键词涉及的瞬变电磁仪、数据合成、噪声抑制、双极性方波和STM32，都是本文研究的核心技术。瞬变电磁仪是一种无损检测技术，用于探测地下结构和流体分布；数据合成是信号处理的一种方法，用于提高信号的可用性；噪声抑制是保证测量精度的重要手段；双极性方波是抑制干扰的有效信号形式；而STM32作为微控制器，是整个系统控制和运算的中心。 这款基于STM32的矿用本安型瞬变电磁仪设计充分考虑了地下环境的复杂性和测量的准确性需求，通过创新的硬件设计和软件算法实现了高精度的地下探测，为矿产资源开发和安全生产提供了有力的技术支持。