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物探与化探  2022, Vol. 46 Issue (3): 550-556    DOI: 10.11720/wtyht.2022.1466
  《全域地球物理探测与智能感知》专栏 本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 |
海底电磁接收机的通道标定计算程序
乔玉1(), 陈凯1(), 阳琴2
1.中国地质大学(北京) 地球物理与信息技术学院,北京 100083
2.中国电子科技集团公司 第五十八研究所,江苏 无锡 214000
Channel calibration calculation program for OBEMs
QIAO Yu1(), CHEN Kai1(), YANG Qin2
1. School of Geophysics and Information Technology, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083,China
2. The 58th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Wuxi 214000, China
全文: PDF(1945 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

海底电磁接收机(OBEM, ocean bottom electromagnetic receiver)是用于观测海底大地电磁信号的主要仪器。为了验证仪器的功能并提升仪器测量精度,在仪器入水前采用通道标定的方式进行仪器自检。现有的OBME-Ⅲ在进行标定计算时,需将通道标定生成的标定文件从仪器中导出,再借助PC端的Matlab程序进行计算,存在海上作业复杂、计算效率低等不足。针对这一系列问题,笔者开发编写了基于ARM-Linux平台的标定计算程序。通过输入相关命令,便可在OBEM-Ⅲ本地实现通道标定计算,减少了导出数据进行多平台计算引起的麻烦。所采用的混合基快速傅里叶变换计算方法,在保证计算精度的同时,将计算时间从90 s缩短到11 s,大大提升了计算速度,提高了仪器海上作业的效率。在2020年7~8月南海西南开展的大地电磁科研任务中,该程序表现出色,成功获得高质量海底大地电磁测深数据。

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乔玉
陈凯
阳琴
关键词 大地电磁海底电磁接收机标定计算混合基FFT    
Abstract

An ocean bottom electromagnetic receiver (OBEM) is primarily designed to measure the submarine electromagnetic signal. In order to verify the function of the instrument and improve the accuracy of result, the instrument is self-checked by a built-in channel calibration before OBEM enters the water. OBME-Ⅲ needs to export the calibration file generated by channel calibration from the instrument, and then use the Matlab program on the PC side to perform calibration calculation, which has shortcomings such as complex offshore operations and low calculation efficiency. In order to solve these problems, the author developed a calibration calculation program based on the ARM-Linux platform. By entering the relevant commands, the channel calibration calculation can be realized locally in OBEM-Ⅲ, reducing the trouble of exporting data for calculation on multiple platforms. The mixed-base fast Fourier transform calculation method adopted reduces the calculation time from 90 s to 11 s while ensuring the calculation accuracy, which greatly improves the calculation speed and improves the efficiency of the instrument's offshore operations. In the magnetotelluric scientific research mission carried out in the southwest of the South China Sea from July to August 2020, the program performed well and successfully obtained high-quality submarine magnetotelluric sounding data.

Key wordsmagnetotelluric    OBEM    calibration calculation    mixed radix FFT
收稿日期: 2021-08-24      修回日期: 2022-01-26      出版日期: 2022-06-20
ZTFLH:  P631  
基金资助:国家自然科学基金项目“海底MT的运动海水电磁噪声分离方法研究”(41804071)
通讯作者: 陈凯
作者简介: 乔玉(1999-),女,主要从事地球物理仪器开发及应用工作。Email: 2010200023@cugb.edu.cn
引用本文:   
乔玉, 陈凯, 阳琴. 海底电磁接收机的通道标定计算程序[J]. 物探与化探, 2022, 46(3): 550-556.
QIAO Yu, CHEN Kai, YANG Qin. Channel calibration calculation program for OBEMs. Geophysical and Geochemical Exploration, 2022, 46(3): 550-556.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2022.1466      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2022/V46/I3/550
Fig.1  标定原理框
输入文件
名称
采样频率
/Hz
基频
/Hz
数据长度 单周期
采样点
FFT计
算长度
保留谐
波数
最高计算
频点/Hz
TSH 2400 24 24000 100 24000 22 1032.00000
TSM 150 2.5 1200 60 1200 14 67.50000
TSL 150 15/160 4800 1600 1600 38 7.03125
Table 1  标定文件的部分参数
DFT/(N为任意自然数) 基2FFT(N=2k) 基3FFT(N=3k) 基5FFT(N=5k)
复数乘法 N2 (Nlog2N)/2 2N log3N 4N log5N
复数加法 N(N-1) Nlog2N 2N log3N 4N log5N
Table 2  DFT与FFT复数乘法运算量比较
Fig.2  12点混合基FFT流程
Fig.3  混合基FFT程序框
Fig.4  标定计算过程
Fig.5  标定计算结果
Fig.6  实测海底大地电磁测深曲线
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