本文是一篇通信工程论文，通信工程专业人才的短缺成为中国参与国际间竞争的一个十分不利的因素。因此，在未来若干年，中国势必会更加重视本专业人才的培养，更加重视通信工程专业的教育，提高教育水平。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇通信工程论文，供大家参考。
1 绪论
1.1 选题背景与项目依托
中国矿产资源丰富，年开采量达 60 亿吨，有力地支撑着经济社会的发展。但是随着国民经济的不断增长，资源需求也不断增大，导致矿产资源储备急剧下降。目前，我国对矿产资源勘探局限于浅部，平均深度只有 400 米，这一水平的矿产资源几乎被开发殆尽。这就需要向更深部进行探测，国家也提出了“攻深探盲”的口号，希望对深部矿体、隐伏矿体进一步地进行勘查与开发。中国在深部探测方面与国外还存在明显差距，产生差距的原因主要是因为探测设备的落后。为了加快进度，赶上国际先进水平，地球深部探测专项将经费的 30%用于核心技术装备的研发，以期打破国外长期对高端设备的垄断格局，促使中国深部探测仪器装备通过自主研发以占据国际领先地位，也为后续地壳探测工程的全面实施提供支撑。本设计依托于科技部“十二五”国家 863 计划专题设计—大功率井-地电磁成像系统（2014AA06A603），该项目主要针对目前固体矿产资源探测存在的问题，研发大功率井-地多参数电磁成像技术与设备，从而建立具有我国自主知识产权的矿产资源探测高新技术。本设计针对其中的井中电磁接收机进行研究与研制，突破井中电磁接收设备落后的情况，为井中深部探测的实现创造条件。
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1.2 研究现状与存在问题
近年来，井-地电磁法在理论研究和仪器设备研制方面都取得了快速的发展，美国、加拿大、日本等发达国家早已研制出了多种应用于不同环境、不同方法的井-地电磁法仪器，并在实际应用中得到了良好的效果。目前市面上比较具代表性的井中电磁观测仪器有澳大利亚EMIT公司生产的DigiAtlantns Probe、加拿大Crone公司生产的井中PEM系统和加拿大Geonics公司生产的PROTEM瞬变电磁仪，这三套系统都支持井中瞬变电磁法（TDEM），代表了国际上井中电磁观测仪器的先进水平。三套系统各具特点，在不同方面拥有自己独特的优势，DigiAtlantns Probe在3通道磁场测量基础上，实现全波形记录功能，噪声水平低至6pT/√Hz@1Hz，采用较新水平的软硬件设计，DigiAtlantns Probe实物如图1-1；井中PEM系统实现了157dB大动态范围的三轴磁测，采用特有的稳流线型关断发射控制技术和井中dB/dt数据的S1曲线提取技术，实现了对超低阻异常体的目标响应；PROTEM系统支持地面和井中瞬变电磁，系统包括多种类型的电磁仪，满足对不同探测方向和探测深度的需求，BH43-3D 探头或 MAG43-3D 磁通门探头可以完成井中瞬变电磁的测量，PROTEM系统拥有宽频带、大动态范围的特点。表1-1是上述三套井中电磁观测设备的性能指标对比。在国内，早期由于技术水平的限制，只能依靠一些半自动模拟记录仪完成测井工作，这样的设备效率低，人为误差大。直到 70 年代末期，随着半导体技术的快速发展和国外先进技术的引入，国内开始逐渐引进国外先进的数字测井系统，并开始尝试自主研制数字测井仪器。国产井中电磁仪器也从这一时期开始发展，其中以重庆地址仪器厂生产的 JWT 系列为代表，地科院物化探所开发了一套类似于加拿大 Crone的井中 TEM，实现了井中 TEM设备的研制，在深部矿床勘查、水文地质、工程地质等领域中都取得了较好效果。
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2 硬件设计
2.1 机械结构设计
井中电磁接收机机械结构采用 7075 航空铝探管，该材料强度高，机械性好，防腐蚀能力强，探管管壁厚 5mm，整体具有良好的耐压性、密封性、防水性。探管采用“三段式”设计，可以拆分为三部分，便于内部电路的安装，每部分探管连接处装有密封圈，确保密封性、防水性良好。探管总长 1.6m，外径50mm，内径 45mm，经过 20Mpa 压力试验，密封仍旧完好。如图 2-1 是井中探管机械结构设计图，图 a 部分是探管上段结构，用于放置测斜模块和锂电池组，右端端口与马笼头连接，在此处内部线路与电缆进行连接，实现电缆承载力转接和物理线路连通，电缆用于通信功能；图 b 部分是探管中段结构，用于放置主控电路、采集电路和电源电路，是整个探管的核心部分；图 c 部分是探管下段结构，内部放置磁通门传感器，管壁上镶嵌两个钛合金电极，电极距 40cm。图 2-2 是井中探管实物图。
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2.2 电路框架设计
测井探管的外形特点是细且长，而小口径勘探也成为未来测井勘探的趋势，测井设备的口径尺寸越做越小。本次设计也是以小口径勘探为目标对探管进行设计的，探管内径只有 45mm，电路尺寸受限于探管尺寸，在满足安装尺寸的基础上，还要保证整体电路的工作性能，这对电路的设计提出了很高的要求。整体硬件电路由传感器、数据采集电路、控制电路、电源模块、通讯模块以及外围电路六部分组成，硬件电路框架示意图如图 2-4。电路通过锂电池组供电，采用 ARM+FPGA主控，24位高精度 AD采样的方案，完成对 4道电磁场信号采集和一些基本状态参数测量，RS422 总线方案完成井中探管与地面 PC 机的通讯，实现对探管的控制、数据的传输与显示。接收机内部装有高速 SD卡，具有大容量数据自存储功能，同时配置有 RJ-45 接口，满足数据通过网线高速导出。井中探管本身采用 12pin接口，通过井口控制单元，完成与上位机的串口通信、网络通信，还可以实现对探管内部锂电池充电。
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3 软件设计.....39
3.1 软件框架设计.......39
3.2 ARM-Linux 驱动设计 ....39
3.3 ARM-Linux 应用设计 ....44
3.3.1 主函数接口 ...........45
3.3.2 固定频率采样 .......47
3.3.3 变频率采样 ...........49
3.4 FPGA 程序设计....51
3.4.1 AD 数据读取.........51
3.4.2 SSC 数据传输 .......53
4 仪器测试.....56
4.1 室内测试.....56
4.2 温度测试.....65
4.3 测试小结.....71
5 野外试验.....72
5.1 测试设备及地点.............72
5.2 测试步骤.....73
5.3 测试结果.....74
5.4 测试小结.....77
5 野外试验
5.1 测试设备及地点
“十二五”国家863计划专题设计—大功率井-地电磁成像系统项目于2017年5月至7月组织进行了矿山实验，本设计跟随这次矿山实验进行了初步的野外测试。由于没有租借到电缆与绞车，无法进行实际的测井实验，所以采用地面采集的方式进行了简单的定性试验。本次矿山实验地点位于内蒙古自治区赤峰市林西县边家大院多金属矿区，地处我国东北部地区，北纬43°，东经118°，海拔约1000m，图5-1是矿区地理位置图。井中电磁接收机测试地点位于矿区南10公里的十二吐乡，该地点人文环境干扰较小，适合进行接收机测试，参与测试设备及配件如表5-1。井中电磁接收机野外试验的具体方法是在测试点地面挖一深 80cm垂直坑，向坑中注入浓盐水以减小接地电阻，将井中电磁接收机传感器部分深入坑中，两台接收机同时测试。发射机位于测试点以南 2.4km，按照地面 CSAMT 方法发射频率覆盖 0.9375Hz~9600Hz 频段信号，一个发射周期 50min，发射最大电流30A，图 5-2 是发射机与接收机野外布置示意图，井中电磁接收机累计采集 3 个发射周期，野外试验现场如图 5-3。
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结论
本文针对自主设计的井中电磁接收机外部机械结构、内部电路原理和软件编程进行了系统性地介绍，通过大量室内测试和野外测试证明了该设计的实际可行性。井中电磁接收机采用 7075 航空铝探管，具有良好的耐压性、密封性、防水性；接收机模拟采集电路具有 4 通道 24 位高精度采集能力，针对井中垂直电场、三分量磁场信号，实现了 0.1Hz~10kHz 带宽、超过 100dB 大动态范围采集。主控电路采用 ARM+FPGA 模式，配合 GPS、高精度恒温压控晶振和实时时钟芯片，实现与井-地电磁发射机之间的精确时钟同步。井中电次磁接收机内部还集成温度传感器、测斜模块等模块，实现了对井中温度和探管姿态的实时监测。接收机采用 422 总线方式，达到了 3000m 的超远距离通信。软件设计上，也采用了模块化设计，实现了对整个采集过程的精准控制。本文针对井中电磁接收机设计了多项室内测试和野外测试，从性能指标、模块功能、可靠稳定性等方面证明了仪器的实际可行性，同时也反映了仪器结构、电路和软件设计方面的各种缺陷与不足。经过实验证明，仪器整体工作情况良好，但仍存在一些问题，例如探管安装过程较为繁琐、测斜信息读取导致同步时钟偏差变大、内部电路整体功耗较高、高频磁场信号无法观测时钟系统精度和同步时间精度不高等问题，这些问题还有待于优化改进以满足实际井中电测探测工作的需要。
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参考文献（略）