基于海底大地电磁探测中抽取滤波技术的应用研究

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[摘要]海底大地电磁探测是一种有效的物理勘探方法，它的场源是一种天然的电磁波。海洋环境下的大地电磁场会受到高导海水的影响，而减弱电磁场。海水的运动会产生感应电磁场，同时，海洋大的的复杂性使大地电磁探测极易受到噪音的影响，这些因素都会对海洋大地的勘测产生阻碍作用。为此，我们在海洋大地电磁勘测中利用抽取滤波技术来减弱海洋中各种因素的影响。既是在海底大地电磁仪中运用了转换器输出的高品位流信号的基础上来讨论抽取滤波的原理和构成，然后利用抽取滤波结构来实现数字抽取和噪音的外量化等功能。

[关键词]大地电磁探测 海底 抽取滤波

[中图分类号] Q178.535 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-8-231-1

为了获取高分辨率的海底信息，就需要对海底数据信息采集系统进行改善。在对海底信息进行采集的过程中，A/D转换器的高进度和较强的抗干扰性能够提高大地探测仪器精度和抗干扰性的重要举措。现在在海底大地电磁仪器中采用调制器输出了位流信号进行滤波抽取，并以Nyquist的抽样频率为标准降低之前的抽样频率，同时把此信号转换为固定长度的数字信号，这样满足了输出信号的知道那的指定精度要求。

1海底大地探测中的抽取滤波器

（1）抽取滤波的构成

抽取滤波器主要有两部分组成分别是：低通滤波器和抽样器（如图1所示）。

其中M为抽样器的抽取比例，则低通滤波器的截止频率用 / M表示。实际上，抽取滤波器各式各样的形式是由低通滤波器的多样形式决定的。而抽取滤波器的结构是根据抽取滤波器要抽取的信号和精度要求决定的。

（2）抽取滤波器的结构和原理

①抽取滤波器的结构。在海底大地地磁探测中需要获取高精度的低频信号，但是，从∑- 调制器中输出的信号却是高频率的流位信号（通常为256 kHz 或128kHz），这样抽取的比例就很大。从理论方面考虑，只需运用单级抽取便能完成，但是在运算量和储存方面就产生了巨大的困难以致不能实现抽取。另外，由于滤波器的通带和过渡带的单位都比较小，为弥补这一缺陷必须使用增加滤波器的节数，同时还需要大量的储存系数，这样就存在巨大的运算量，基本实现不了。除此之外，只有在很高的工作频率上才能完成单级抽取，由此由加大了整个系统的损耗。有上述可各在抽取滤波器中不适合采用单级抽取，因此，决定了滤波器的抽取结构必须采用多级抽取和滤波。因此，在海底大地电磁探测中抽取滤波器采用CS5322模块中的三级抽取结构。

②抽取滤波器中三级抽取结构的原理：调制器中输出的位流信号进入FIR1，然后和ROM中的系数进行乘法运算。然后对于位流滤波的抽取按照8抽取比例进行抽取，再用24为RAM对输出的数据进行保存。第二级抽取过滤的乘法运算是在低功耗的24位乘以24位的乘法器中进行的，之后在8个连续的50 位累加器中进行累加， 在此级运算中由累加器返回到乘法器中的次数来控制抽取比例。其中FIR2的输出结果是在24位乘以24位的乘法器于第9各50位累加器共同处理的情况下进行2的抽取比例的抽取，最后把前几级抽取中所得的信号用二进制补码的格式输入到24位串行端口寄存器中，便得到了我们所需要的高精度的低频信号。

2抽取滤波技术在海底大地地磁探测中实现的功能

从上述抽取滤波器的结构和工作原理中我们可以的出三级抽取过滤实现的功能：

（1）实现了数字抽取。通过三级抽取过滤器中的各项运算，完成了抽取滤波器按照一定的比例进行数据抽取的功能，最终得到了高精度的低频信号

（2）抗混叠的功能。在海底大地地磁探测中随着抽取过滤器对信号的不断抽取，会使信号的频率逐渐降低，频带加宽的现象，通过对信号进行低通滤波可以防止混叠现象的出现。在抽取滤波的三级结构工资原理中FIR就实现了这种低通滤波的功能。

调制器来较顺利的获取需要探测的信号，利于海底大地探测工作的进行。

参考文献

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