一种激电法隧道涌水超前探测仪的设计与实现-硕士论文

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1、摘要5ABSTRACT6第一章绪论81.1研究背景81.2论文安排9第二章超前地质预报技术112.1常用超前地质预报方法112.2含水层探测技术122.2.1常用的含水层探测技术122.2.2激发极化法132.3激电效应的基本理论152.3.1双电层理论162.3.2离子导体激电效应的机理——薄膜极化162.4基于二电流激发极化法的探测仪实现方案18第三章二电流激发极化法探测系统设计183.1C8051F020简介183.2发射机203.2.1直流恒流电源设计203.2.2单片机控制模块213.2.3测量接地电阻223

2、.3接收机233.3.1单MCU模式233.3.2PC+MCU模式25第四章优化技术264.1信号采集264.1.1输入信号的前级处理264.1.2自适应增益放大274.2系统实时性304.2.1发射机实时性304.2.2接收机实时性304.3数据在CF卡中的文件存取334.3.1FAT文件系统334.3.2单片机实现CF卡中的fat文件存取364.4信号提纯技术464.4.1去除电磁干扰464.4.2PID调零去除极化干扰494.4.3小波变换去噪54第五章模型试验及现场应用625.1模型试验625.2现场试验65第

3、六章总结和展望676.1总结676.2展望68参考文献69致谢74攻读硕士期间参与的工程项目和发表的论文75CHINESEABSTRACT5ENGLISHABSTRACT6Chapter1Introduction81.1ResearchBackground81.2FrameofPaper9Chapter2GeologicalPredictionTechniques112.1ConventionalGeologicalPredictionTechniques112.2AquiferPredictionTechniques

4、122.2.1ConventionalPredictionTechniques122.2.2IntroducedPolarizationMethod132.3IntroducedPolarizationEffect152.3.1TheoryofElectricDoubleLayer162.3.2IonicConductorIPEffectMechanism——MembranePolarization162.4TheImplementationofDetectorBasedonTwo-currentIP18Chapter

5、3ThedesignofDetectorsystembasedonTwo-currentIP183.1C8051F020Overview183.2Transmitter203.2.1DCConstantCurrentSourceDesign203.2.2SCMControlModule213.2.3EarthingResistanceMeasurement223.3Receiver233.3.1SingleMCUMode233.3.2PC+MCUMode25Chapter4OptimizationTechnique26

6、4.1Acquisitionofsignal264.1.1InputSignalPreprocessing264.1.2Self-adaptingGainAmplifier274.2SystemReal-Time304.2.1TransmitterReal-Time304.2.2ReceiverReal-Time304.3DataFileAccessinCFCard334.3.1FATFilesystem334.3.2AccessingFATFilesysteminCFCardUsingSCM364.4SignalPu

7、rificationTechniques464.4.1RemovingElectromagneticInterference464.4.2PIDZeroingtoRemovePolarizationInterference494.4.3WaveletTransformDe-noising54Chapter5ModelTestandFieldApplication625.1ModelTest625.2FieldApplication65Chapter6ConclusionandProspect676.1Conclusio

8、n676.2Prospect68Reference69Acknowledgement74ProjectsandPapers75摘要随着经济的发展，深埋长大隧道建设越来越多，隧道施工过程中出现的涌水等地质灾害也越来越多。这些灾害不但会延误工期，造成巨大的直接和间接经济损失，还可能会造成人员伤亡。因此，寻找到一种能够有效地预测隧道前方