本技术实施例涉及电磁法探测，特别涉及一种瞬变电磁线圈自适应阻尼匹配装置及方法。
背景技术：
1、瞬变电磁法是一种城市地下空间探测成像的有效手段，具有对低阻体敏感、抗干扰能力强、探深大等特点，可应用于地下管线探测、城市地质灾害调查、工程地质勘察等场景。
2、接收线圈传感器是瞬变电磁信号接收的关键核心模块，可等效为典型的二阶系统，如图1所示。接收线圈阻尼系数是传感器的重要参数。直接绕制的空心线圈处于欠阻尼状态，当接收高频信号时会产生时域震荡。需要通过在接收线圈两端并联匹配电阻rm调节线圈的阻尼系数，改善线圈震荡现象。匹配电阻rm的阻值不合适会产生信号畸变，导致接收线圈采集到的信号产生震荡或衰减变慢，对二次场信号的分析产生影响。
3、此外，传统的接收线圈阻尼往往是固定设置，无法适应不同地质条件、探测深度以及电磁环境的变化，导致接收线圈的响应性能不稳定，容易出现信号失真、衰减过快等问题，从而严重影响电磁法探测的准确性和可靠性。
技术实现思路
1、本技术实施例提供了一种瞬变电磁线圈自适应阻尼匹配装置及方法，本技术实施例的目的是提供一种瞬变电磁线圈自适应阻尼匹配装置及方法，能够解决如何避免由于匹配电阻rm的阻值不合适会产生信号畸变，导致接收线圈采集到的信号产生震荡或衰减变慢，对二次场信号的分析产生影响的问题。
2、为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
3、第一方面，提供了一种瞬变电磁线圈自适应阻尼匹配装置，包括：信号检测单元100、接收线圈200、控制单元300和阻尼调节单元400；其中：
4、所述信号检测单元100的第一端连接所述接收线圈200的第一输出端，所述信号检测单元100的第二端连接所述接收线圈200的第二输出端，所述信号检测单元100的第三端连接所述控制单元300的第一输入端；
5、所述控制单元300的第一输出端连接所述阻尼调节单元400的控制端；
6、所述阻尼调节单元400的第一端连接所述接收线圈200的第一输出端，所述阻尼调节单元400的第二端连接所述接收线圈200的第二输出端；
7、所述信号检测单元100，用于连续采集所述接收线圈200输出的电压信号，并传输至所述控制单元300；
8、所述控制单元300，用于接收所述电压信号，获取阻尼调节模型，并根据预设的阻尼调节算法和所述阻尼调节模型对所述电压信号进行分析，确定当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数，发送至所述阻尼调节单元400；
9、所述阻尼调节单元400，用于根据所述最佳阻尼系数调节匹配电阻的阻值。
10、可选的，所述控制单元300通过以下方式根据预设的阻尼调节算法和所述阻尼调节模型对所述电压信号进行分析，确定当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数：
11、将采集到的所述电压信号形成的电压波形与所述阻尼调节模型中最优阻尼系数下的电压波形做差求积分，将计算得到积分值最小的电压波形对应的阻尼系数作为所述当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数。
12、可选的，所述将采集到的所述电压信号形成的电压波形与所述阻尼调节模型中最优阻尼系数下的电压波形做差求积分的积分公式为：
13、
14、其中表示所述阻尼调节模型中最优阻尼系数下的电压波形在第i个采样时刻的电压值，表示所述采集到的所述电压信号形成的电压波形在第i个采样时刻的电压值，n代表采样点数，f表示采样率。
15、可选的，所述控制单元300通过以下方式根据预设的阻尼调节算法和所述阻尼调节模型对所述电压信号进行分析，确定当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数：
16、所述控制单元300根据所述电压信号的电压值计算关断时间后进入稳态的调节时间ts，将所述调节时间ts与所述阻尼调节模型中的最优调节时间ts进行比较；
17、如果ts≤ts，则当前阻尼系数为所述当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数；
18、如果ts＞ts，则将当前阻尼系数减小预设值得到调节后的阻尼系数，将所述调节后的阻尼系数作为所述当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数，并继续接收所述信号检测单元100采集到的阻尼系数调节后的电压信号的电压值，并根据所述阻尼系数调节后的电压信号的电压值重新计算所述调节时间ts；如果所述调节时间ts增大，则将所述调节后的阻尼系数增加所述预设值后作为所述当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数，如果所述调节时间ts减小，则将所述调节后的阻尼系数继续减少所述预设值作为所述调节后的阻尼系数，重复执行将所述调节后的阻尼系数作为所述当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数，并继续接收所述信号检测单元100采集到的阻尼系数调节后的电压信号的电压值的操作，直至重新计算得到的调节时间ts增大，将当前的阻尼系数增加所述预设值后作为所述当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数。
19、可选的，所述控制单元300通过以下方式根据所述电压信号的电压值计算关断时间后进入稳态的调节时间ts：
20、将关断时间后所述电压信号的电压值进入稳态的曲线作为响应曲线；
21、将所述响应曲线进入并保持在稳态范围内所需的最短时间作为调节时间ts，其中，所述稳态范围为基准值±误差范围，以关断时间后所述电压信号的电压值进入稳态的响应值作为所述基准值。
22、可选的，所述控制单元300，还用于通过以下方式建立所述阻尼调节模型：
23、获取所述接收线圈200的电感电容电阻lcr参数；
24、控制所述lcr参数不变，通过改变匹配电阻的阻值调节阻尼系数；
25、获取不同阻尼系数下瞬变电磁响应过程对应关系，建立所述阻尼调节模型，所述阻尼调节模型包括：不同阻尼系数对应的阻值、电压波形数据、调节时间以及最优阻尼系数对应的阻值、理想的电压波形数据、最优调节时间。
26、可选的，所述装置还包括：充放电单元600，
27、所述充放电单元600的控制端与所述控制单元300的第二输出端连接，用于根据所述控制单元300输出的时序脉冲进行充放电，产生脉冲电流激励目标产生二次场在所述接收线圈200中产生所述电压信号。
28、第二方面，提供了一种瞬变电磁线圈自适应阻尼匹配方法，应用于如上所述的瞬变电磁线圈自适应阻尼匹配装置，包括：
29、连续采集接收线圈输出的电压信号；
30、获取阻尼调节模型；
31、根据预设的阻尼调节算法和所述阻尼调节模型对所述电压信号进行分析，确定当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数；
32、根据所述最佳阻尼系数调节匹配电阻的阻值。
33、可选的，所述根据预设的阻尼调节算法和所述阻尼调节模型对所述电压信号进行分析，确定当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数，包括：
34、将采集到的所述电压信号形成的电压波形与所述阻尼调节模型中最优阻尼系数下的电压波形做差求积分，将计算得到积分值最小的电压波形对应的阻尼系数作为所述当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数。
35、可选的，所述根据预设的阻尼调节算法和所述阻尼调节模型对所述电压信号进行分析，确定当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数，包括：
36、根据所述电压信号的电压值计算关断时间后进入稳态的调节时间ts，将所述调节时间ts与所述阻尼调节模型中的最优调节时间ts进行比较；
37、如果ts≤ts，则当前阻尼系数为所述当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数；
38、如果ts＞ts，则将当前阻尼系数减小预设值得到调节后的阻尼系数，将所述调节后的阻尼系数作为所述当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数，并继续接收采集到的阻尼系数调节后的电压信号的电压值，并根据所述阻尼系数调节后的电压信号的电压值重新计算所述调节时间ts；如果所述调节时间ts增大，则将所述调节后的阻尼系数增加所述预设值后作为所述当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数，如果所述调节时间ts减小，则将所述调节后的阻尼系数继续减少所述预设值作为所述调节后的阻尼系数，重复执行将所述调节后的阻尼系数作为所述当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数，并继续接收采集到的阻尼系数调节后的电压信号的电压值的操作，直至重新计算得到的调节时间ts增大，将当前的阻尼系数增加所述预设值后作为所述当前环境下所述接收线圈所需的最佳阻尼系数。
39、本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：
40、本技术实施例提供的的一种瞬变电磁线圈自适应阻尼匹配装置及方法，避免了由于匹配电阻的阻值不合适而产生信号畸变、导致接收线圈采集到的信号产生震荡或衰减变慢，对二次场信号的分析产生影响，可根据不同的探测环境和工况，自适应调节接收线圈的阻尼系数，有效提高了接收线圈对电磁信号的带宽和稳定性，减少了信号失真和衰减。
41、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。