一種用于電法勘探系統(tǒng)中的接收裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于電法勘探系統(tǒng)中的接收裝置，包括：第二GPS模塊(1’)、第二FPGA模塊(2’)、第二單片機(jī)模塊(3’)、第二鍵盤模塊(4’)、第二顯示控制模塊(5’)、第二溫度檢測模塊(6’)、第二存儲模塊(7’)、AD模塊(8’)、第二串口通信模塊(9’)、DSP實(shí)時(shí)處理模塊(10’)、第一接收電極(103)和第二接收電極(104)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在有噪聲的環(huán)境中采集數(shù)據(jù)并獲得視電阻率和視頻散率信息的效果，具有抗噪聲性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種用于電法勘探系統(tǒng)中的接收裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于電法勘探系統(tǒng)中的接收裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)中的電流穩(wěn)定且電流密度足夠小時(shí)，該地電系統(tǒng)可以看成是線性時(shí)不變系統(tǒng)，因此地球物理勘探問題便轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)辨識問題。將地下介質(zhì)看作待辨識的系統(tǒng)，通過電極向地下供入偽隨機(jī)電流信號，同時(shí)在地表接收通過大地系統(tǒng)的響應(yīng)信號，利用偽隨機(jī)相關(guān)辨識技術(shù)可以得到地下介質(zhì)的傳遞函數(shù)。因?yàn)檩斎霝殡娏?，測量結(jié)果為電壓，因此該傳遞函數(shù)即為地下介質(zhì)的復(fù)阻抗。這實(shí)質(zhì)是通信系統(tǒng)中偽隨機(jī)擴(kuò)頻技術(shù)與自動控制中系統(tǒng)辨識技術(shù)在地球物理勘探中的應(yīng)用。鑒于偽隨機(jī)相關(guān)辨識技術(shù)的高效率與強(qiáng)壓制噪聲能力，該方法將有效的解決目前激電法中存在的噪聲干擾和效率問題，因此其具有很好的發(fā)展前景。
[0003]目前現(xiàn)有的研究，美國Zonge⑶P-32和加拿大Phoenix V8都是比較成熟的儀器，Phoenix V8采用了 24位的AD進(jìn)行采集，每秒可采集96000個(gè)采樣點(diǎn)。中南大學(xué)使用過24位CS 5321/5322 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，也曾使用過16位的AD轉(zhuǎn)換芯片TLC320ADC。吉林大學(xué)曾使用過16位的AD芯片ADS8323。本發(fā)明使用的芯片是TI公司的ADS1274，是一款24位同步采樣Σ - Λ ADC,在性能上足以滿足接收機(jī)的采集要求，并使用了具有實(shí)時(shí)運(yùn)算處理能力的DSP芯片，以完成相關(guān)辨識算法的實(shí)時(shí)運(yùn)算，在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示計(jì)算結(jié)果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明技術(shù)解決問題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于電法勘探系統(tǒng)中的接收裝置，用于獲得地電參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在有噪聲的環(huán)境中采集數(shù)據(jù)并獲得視電阻率和視頻散率信息的效果，具有抗噪聲性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:一種用于電法勘探系統(tǒng)中的接收裝置，包括:第二 GPS模塊(Γ )、第二 FPGA模塊(2’)、第二單片機(jī)模塊(3’)、第二鍵盤模塊(4’)、第二顯示控制模塊(5，)、第二溫度檢測模塊(6’ )、第二存儲模塊(7’ )、AD模塊(8’ )、第二串口通信模塊(9’)、DSP實(shí)時(shí)處理模塊(10’)、第一接收電極(103)和第二接收電極(104)；
[0006]第二 GPS模塊(Γ )包括第二 GPS天線(11’ )、第二脈沖輸出端(12’ )和第二信號輸出串口(13’ );第二 FPGA模塊(2’ )包括第二分頻脈沖同步模塊(21’)、第二偽隨機(jī)信號生成模塊(22’)、第一啟動控制模塊(23’ )和第二恒溫晶振(24’ );第二單片機(jī)模塊(3’)包括第二計(jì)數(shù)單元(31’)、第二溫度檢測單元(32’)、第二 GPS串口(33’)、第二異常報(bào)警單元(34’)、第二顯示與控制單元(35’)、第二數(shù)據(jù)存儲模塊(36’)、第四串口通信單元(37’)、第二鍵盤控制模塊(38’)、第二啟動控制單元(39’)、第二信號采集單元(310’ )；
[0007]第二顯示控制模塊(5，)包括第二信息顯示單元(51’)和第二觸摸屏手動控制單元(52，)；
[0008]AD模塊(8’ )包括AD芯片(81’ )和信號調(diào)理與放大電路(82’ )；
[0009]DSP實(shí)時(shí)處理模塊(10’ )由實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元(105’ )組成；
[0010]實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元(105’ )與第二偽隨機(jī)信號生成模塊(22’ )相連接，第二信號采集單元(310’ )與時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元(101’ )相連接，AD芯片(81’ )與第二信號采集單元(310’ )相連接；第二參數(shù)顯示單元(51’ )和第二觸摸屏手動控制單元(52’ )均與第二顯示與控制單元(35’ )相連；第二溫度檢測模塊(6’ )與第二溫度檢測單元(32’ )連接；第二存儲模塊(7’ )與第二數(shù)據(jù)存儲模塊(36’ )相連接，第二存儲模塊(7’ )和第二參數(shù)顯示單元(51’ )均與實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元(105’ )連接；第二串口通信單元(37’ )與第二串口通信模塊(9’ )連接；第二鍵盤模塊(4’ )與第二鍵盤控制模塊(38’ )相連接；
[0011]在接收部分中，第二GPS天線(11’)接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)后，將接收到的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)通過第二信號輸出串口(13’ )將衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送至第二 GPS串口(33’)，并將從衛(wèi)星接收到的授時(shí)時(shí)間脈沖通過第二脈沖輸出端(12’ )傳送給第二分頻脈沖同步模塊(21’ )；
[0012]第二分頻脈沖同步模塊(21’ )不斷地接收第二 GPS模塊(Γ )中第二脈沖輸出端(12’ )傳輸過來的授時(shí)脈沖，同時(shí)也接收恒溫晶振(24’ )輸出的脈沖，然后對恒溫晶振(24’)輸出的脈沖進(jìn)行分頻，使得分頻后的脈沖與第二脈沖輸出端(12’)輸出的脈沖對齊，然后將對齊后的分頻脈沖輸出到第二計(jì)數(shù)單元(31’ );第二啟動控制模塊(23’ )接收到來自第二啟動控制單元(39’ )發(fā)來的啟動信號之后，發(fā)送一個(gè)通知信號給第二偽隨機(jī)信號生成模塊(22’)；第二偽隨機(jī)信號生成模塊(22’)使用本地算法生成m序列或逆重復(fù)m序列，并將生成的m序列或逆重復(fù)m序列發(fā)送到DSP實(shí)時(shí)處理模塊(10’)中的實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元(105，)；
[0013]第二 GPS串口(33’)接收到第二信號輸出串口(13’)的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)，并將獲得的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)分別送至第二顯示與控制單元(35’ )和第二計(jì)數(shù)單元(31’ )；
[0014]第二計(jì)數(shù)單元(31’ )接收來自第二顯示與控制單元(35’ )的或第二鍵盤控制模塊(38’ )輸入的啟動時(shí)間數(shù)據(jù)，同時(shí)也接收來自第二 GPS串口(33’ )的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)，并將啟動時(shí)間數(shù)據(jù)與第二 GPS串口(33’)接收到的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)求差；求差結(jié)果保存在第二計(jì)數(shù)單元(31’)內(nèi)部，用第二分頻脈沖同步模塊(21’)輸出的分頻脈沖對求差結(jié)果進(jìn)行加一或減一的計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)完成后通過第二啟動控制單元(39’ )發(fā)送啟動信號；
[0015]第二溫度檢測單元(32’ )向第二溫度檢測模塊(6’ )發(fā)送采集溫度數(shù)據(jù)的指令，第二溫度檢測模塊出’)接收到該指令后，將溫度信息發(fā)送給第二溫度檢測單元(32’)；如果第二溫度檢測單元(32’ )檢測到的溫度高于設(shè)定值，則發(fā)送報(bào)警信號給第二異常報(bào)警單元(34，)；
[0016]第二異常報(bào)警單元(34’ )接收來自第二溫度檢測單元(32’ )的報(bào)警信號后立即報(bào)警；
[0017]第二顯示與控制單元(35’)通過第二信息顯示單元(51’)將第二 GPS串口(33’)接收到的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)顯示出來，并將用戶通過第二觸摸屏手動控制單元(52’ )輸入的信息傳送到第二計(jì)數(shù)單元(31’)；
[0018]第二數(shù)據(jù)存儲模塊(36’ )接收第二信號采集單元(310’ )傳來的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)存入第二存儲模塊(7’)；
[0019]第一串口通信單元(37’)通過第二串口通信模塊(9’)與上位PC機(jī)雙向通信，將PC機(jī)需要的數(shù)據(jù)發(fā)送過去，并接收PC機(jī)發(fā)過來的信號；
[0020]第二鍵盤控制模塊(38’ )接收由第二鍵盤模塊(4’ )傳來的信息，并將這些信息傳輸給第二計(jì)數(shù)單元(31’)；
[0021]第二啟動控制單元(39’)等待第二計(jì)數(shù)單元(31’)發(fā)來的指令，當(dāng)接收到指令后，可以控制第二啟動控制模塊(23’ )是否發(fā)出啟動指令，也可以控制AD芯片(81’ )是否開始采集數(shù)據(jù)；
[0022]第二信號采集單元(310’)記錄AD芯片(81’)采集到的數(shù)據(jù)，并將記錄下來的數(shù)據(jù)發(fā)送給第二數(shù)據(jù)存儲模塊(36’ )和實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元(105’ )；
[0023]AD芯片(81’)等待第二啟動控制單元(39’)發(fā)來的啟動信號，當(dāng)接收到啟動信號之后，AD芯片(81’ )采集信號調(diào)理與放大電路(82’ )輸出的模擬信號，并將采集后的數(shù)據(jù)發(fā)送給第二信號采集單元(310’ );第二信號采集單元(310’ )將獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送給DSP實(shí)時(shí)處理模塊(10’)；
[0024]信號調(diào)理與放大電路(82’ )在接收到啟動信號后，將第二接收電極(103)和第二接收電極(104)上的模擬電壓信號進(jìn)行處理，使之滿足AD芯片(81’ )的電壓輸入范圍，再發(fā)送給AD芯片(81，)；
[0025]DSP實(shí)時(shí)處理模塊(10’ )將第二信號采集單元(310’ )和第二偽隨機(jī)信號生成模塊(22’ )發(fā)送來的數(shù)據(jù)，使用相關(guān)辨識法進(jìn)行運(yùn)算和處理，快速獲得運(yùn)算結(jié)果，并將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送至第二信息顯示單元(51’)，并將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送到第二存儲模塊(7’ )中存儲。
[0026]第二信息顯示單元(51’ )將第二顯示與控制單元(35’ )和實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元(105’ )發(fā)送來的數(shù)據(jù)顯示出來，第二觸摸屏手動控制單元(52’ )將用戶輸入的信息傳輸給參數(shù)顯示單元(51’)。
[0027]所述第二單片機(jī)模塊(3，)采用Cortex_M4架構(gòu)的單片機(jī)STM32F407ZGT6，該CPU為32位，內(nèi)有多個(gè)串口，實(shí)現(xiàn)與GPS模塊，F(xiàn)PGA模塊的與上位機(jī)PC多個(gè)模塊的數(shù)據(jù)通信。
[0028]所述第二 FPGA模塊(2，)采用帶有DCM時(shí)鐘管理模塊的FPGA Xilinx XC3S50AN,借助FPGA的DCM模塊實(shí)現(xiàn)高精度同步的GPS標(biāo)準(zhǔn)脈沖，使FPGA同步后的標(biāo)準(zhǔn)脈沖與GPS芯片的脈沖高度同步，精度能夠達(dá)到納秒級。
[0029]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0030](I)本發(fā)明的硬件設(shè)計(jì)方案是基于相關(guān)辨識法的理論研究，使該發(fā)明具有較強(qiáng)的抗干擾能力，并能同時(shí)獲得視電阻率和視頻散率參數(shù)。
[0031](2)在DSP實(shí)時(shí)處理模塊(10’ )中，使用了具有高速數(shù)字運(yùn)算處理能力的DSP芯片，結(jié)合相關(guān)辨識理論方法，在采集的過程中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的相關(guān)辨識運(yùn)算處理，快速獲得處理結(jié)果，可以比較便捷的獲得地下介質(zhì)的視電阻率，視頻散率等參數(shù)，并且將運(yùn)算結(jié)果實(shí)時(shí)顯示出來，可以直觀的看到結(jié)果參數(shù)。
[0032](3)Xilinx FPGA內(nèi)部獨(dú)有的數(shù)字時(shí)鐘管理模塊(DCM)可以產(chǎn)生比其它的FGPA或單片機(jī)準(zhǔn)確度更高的GPS分頻脈沖，這可以保證在計(jì)數(shù)的過程中有更高的準(zhǔn)確度。
[0033](4)相比于傳統(tǒng)的51單片機(jī)，基于Cortex_M4架構(gòu)的單片機(jī)STM32F407ZGT6功能更強(qiáng)，可以同時(shí)進(jìn)行串口通信，LCD顯示與控制，鍵盤控制，SD卡數(shù)據(jù)讀寫，報(bào)警控制等功能，并為今后的升級與改進(jìn)預(yù)留出了空間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明的組成框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]如圖1所示，本發(fā)明包括:第二 GPS模塊I’、第二 FPGA模塊2’、第二單片機(jī)模塊3’、第二鍵盤模塊4’、第二顯示控制模塊5’、第二溫度檢測模塊6’、第二存儲模塊7’、AD模塊8 ’、第二串口通信模塊9 ’、DSP實(shí)時(shí)處理模塊10’、第一接收電極103和第二接收電極104 ；
[0036]第二 GPS模塊I’包括第二 GPS天線11’、第二脈沖輸出端12’和第二信號輸出串口 13’ ；第二 FPGA模塊2’包括第二分頻脈沖同步模塊21’、第二偽隨機(jī)信號生成模塊22’、第一啟動控制模塊23’和第二恒溫晶振24’;第二單片機(jī)模塊3’包括第二計(jì)數(shù)單元31’、第二溫度檢測單元32’、第二 GPS串口 33’、第二異常報(bào)警單元34’、第二顯示與控制單元35’、第二數(shù)據(jù)存儲模塊36’、第四串口通信單元37’、第二鍵盤控制模塊38’、第二啟動控制單元39’、第二信號采集單元310’ ；
[0037]第二顯示控制模塊5’包括第二信息顯示單元51’和第二觸摸屏手動控制單元52，；
[0038]AD模塊8’包括AD芯片81’和信號調(diào)理與放大電路82’ ；
[0039]DSP實(shí)時(shí)處理模塊10’由實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元105’組成；
[0040]實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元105’與第二偽隨機(jī)信號生成模塊22’相連接，第二信號采集單元310’與時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元101’相連接，AD芯片81’與第二信號采集單元310’相連接；第二參數(shù)顯示單元51’和第二觸摸屏手動控制單元52’均與第二顯示與控制單元35’相連；第二溫度檢測模塊6’與第二溫度檢測單元32’連接；第二存儲模塊V與第二數(shù)據(jù)存儲模塊36’相連接，第二存儲模塊V和第二參數(shù)顯示單元51’均與實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元105’連接；第二串口通信單元37’與第二串口通信模塊9’連接；第二鍵盤模塊4’與第二鍵盤控制模塊38’相連接；
[0041 ] 在接收部分中，第二 GPS天線11’接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)后，將接收到的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)通過第二信號輸出串口 13’將衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送至第二 GPS串口 33’，并將從衛(wèi)星接收到的授時(shí)時(shí)間脈沖通過第二脈沖輸出端12’傳送給第二分頻脈沖同步模塊21’ ；
[0042]第二分頻脈沖同步模塊21’不斷地接收第二 GPS模塊I’中第二脈沖輸出端12’傳輸過來的授時(shí)脈沖，同時(shí)也接收恒溫晶振24’輸出的脈沖，然后對恒溫晶振24’輸出的脈沖進(jìn)行分頻，使得分頻后的脈沖與第二脈沖輸出端12’輸出的脈沖對齊，然后將對齊后的分頻脈沖輸出到第二計(jì)數(shù)單元31’;第二啟動控制模塊23’接收到來自第二啟動控制單元39’發(fā)來的啟動信號之后，發(fā)送一個(gè)通知信號給第二偽隨機(jī)信號生成模塊22’ ；第二偽隨機(jī)信號生成模塊22’使用本地算法生成m序列或逆重復(fù)m序列，并將生成的m序列或逆重復(fù)m序列發(fā)送到DSP實(shí)時(shí)處理模塊10’中的實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元105’ ；
[0043]第二 GPS串口 33’接收到第二信號輸出串口 13’的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)，并將獲得的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)分別送至第二顯示與控制單元35’和第二計(jì)數(shù)單元31’ ；
[0044]第二計(jì)數(shù)單元31接收來自第二顯示與控制單元35’的或第二鍵盤控制模塊38’輸入的啟動時(shí)間數(shù)據(jù)，同時(shí)也接收來自第二 GPS串口 33’的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)，并將啟動時(shí)間數(shù)據(jù)與第二 GPS串口 33’接收到的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)求差；求差結(jié)果保存在第二計(jì)數(shù)單元31’內(nèi)部，用第二分頻脈沖同步模塊21’輸出的分頻脈沖對求差結(jié)果進(jìn)行加一或減一的計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)完成后通過第二啟動控制單元39’發(fā)送啟動信號；
[0045]第二溫度檢測單元32’向第二溫度檢測模塊6’發(fā)送采集溫度數(shù)據(jù)的指令，第二溫度檢測模塊6’接收到該指令后，將溫度信息發(fā)送給第二溫度檢測單元32’ ；如果第二溫度檢測單元32’檢測到的溫度高于設(shè)定值，則發(fā)送報(bào)警信號給第二異常報(bào)警單元34’ ；
[0046]第二異常報(bào)警單元34’接收來自第二溫度檢測單元32’的報(bào)警信號后立即報(bào)警；
[0047]第二顯示與控制單元35’通過第二信息顯示單元51’將第二 GPS串口 33’接收到的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)顯示出來，并將用戶通過第二觸摸屏手動控制單元52’輸入的信息傳送到第二計(jì)數(shù)單元31’ ；
[0048]第二數(shù)據(jù)存儲模塊36’接收第二信號采集單元310’傳來的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)存入第二存儲模塊7’ ；
[0049]第一串口通信單元37’通過第二串口通信模塊9’與上位PC機(jī)雙向通信，將PC機(jī)需要的數(shù)據(jù)發(fā)送過去，并接收PC機(jī)發(fā)過來的信號；
[0050]第二鍵盤控制模塊38’接收由第二鍵盤模塊4’傳來的信息，并將這些信息傳輸給第二計(jì)數(shù)單元31’ ；
[0051]第二啟動控制單元39’等待第二計(jì)數(shù)單元31’發(fā)來的指令，當(dāng)接收到指令后，可以控制第二啟動控制模塊23’發(fā)出啟動指令，也可以控制AD芯片81’是否開始采集數(shù)據(jù)；
[0052]第二信號采集單元310’記錄AD芯片81’采集到的數(shù)據(jù)，并將記錄下來的數(shù)據(jù)發(fā)送給第二數(shù)據(jù)存儲模塊36’ ；
[0053]AD芯片81’等待第二啟動控制單元39’發(fā)來的啟動信號，當(dāng)接收到啟動信號之后，AD芯片81，采集信號調(diào)理與放大電路82’輸出的模擬信號，并將采集后的數(shù)據(jù)發(fā)送給第二信號采集單元310’ ；第二信號采集單元310’將獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送給DSP實(shí)時(shí)處理模塊10’ ；
[0054]信號調(diào)理與放大電路82’在接收到啟動信號后，將第二接收電極103’和第二接收電極104上的模擬電壓信號進(jìn)行處理，使之滿足AD芯片81’的電壓輸入范圍，再發(fā)送給AD芯片81’ ；
[0055]DSP實(shí)時(shí)處理模塊10’將第二信號采集單元310’和第二偽隨機(jī)信號生成模塊22’發(fā)送來的數(shù)據(jù)，使用相關(guān)辨識法進(jìn)行運(yùn)算和處理，快速獲得運(yùn)算結(jié)果，并將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送至第二信息顯示單元51’，并將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送到第二存儲模塊7’中存儲；
[0056]第二信息顯示單元51’將第二顯示與控制單元35’和實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元105’發(fā)送來的數(shù)據(jù)顯示出來，第二觸摸屏手動控制單元52’將用戶輸入的信息傳輸給參數(shù)顯示單元51，。
[0057]第二FPGA模塊2’采用帶有DCM時(shí)鐘管理模塊的FPGA Xilinx XC3S50AN，借助FPGA的DCM模塊實(shí)現(xiàn)高精度同步的GPS標(biāo)準(zhǔn)脈沖，使FPGA同步后的標(biāo)準(zhǔn)脈沖與GPS芯片的脈沖高度同步，精度能夠達(dá)到納秒級。以100M的時(shí)鐘為例，每個(gè)脈沖的寬度為10納秒，所以誤差理論上可以控制在兩個(gè)脈沖寬度20納秒以內(nèi)。
[0058]本發(fā)明中使用的Cortex_M4架構(gòu)的單片機(jī)STM32F407ZGT6，總共具有六個(gè)串口，一個(gè)串口用于讀取GPS衛(wèi)星的信息，另一個(gè)串口用于與上位機(jī)PC通信，還有一個(gè)串口用于對FPGA分頻后輸出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0059]提供以上實(shí)施例僅僅是為了描述本發(fā)明的目的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。不脫離本發(fā)明的精神和原理而做出的各種等同替換和修改，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電法勘探系統(tǒng)中的接收裝置，其特征在于包括:第二 GPS模塊(Γ)、第二FPGA模塊(2’)、第二單片機(jī)模塊(3’)、第二鍵盤模塊(4’)、第二顯示控制模塊(5，)、第二溫度檢測模塊(6’ )、第二存儲模塊(7’ )、AD模塊(8’ )、第二串口通信模塊(9’ )、DSP實(shí)時(shí)處理模塊(10’)、第一接收電極(103)和第二接收電極(104)； 第二 GPS模塊(Γ )包括第二 GPS天線(11’)、第二脈沖輸出端(12’ )和第二信號輸出串口(13’)；第二 FPGA模塊(2’)包括第二分頻脈沖同步模塊(21’)、第二偽隨機(jī)信號生成模塊(22’ )、第一啟動控制模塊(23’)和第二恒溫晶振(24’ );第二單片機(jī)模塊(3’ )包括第二計(jì)數(shù)單元(31’)、第二溫度檢測單元(32’)、第二 GPS串口(33’)、第二異常報(bào)警單元(34’)、第二顯示與控制單元(35’)、第二數(shù)據(jù)存儲模塊(36’)、第四串口通信單元(37’)、第二鍵盤控制模塊(38’)、第二啟動控制單元(39’)、第二信號采集單元(310’ )； 第二顯示控制模塊(5，)包括第二信息顯示單元(51’ )和第二觸摸屏手動控制單元(52，)； AD模塊(8’ )包括AD芯片(81’ )和信號調(diào)理與放大電路(82’ )； DSP實(shí)時(shí)處理模塊(10’ )由實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元(105’ )組成； 實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元(105’ )與第二偽隨機(jī)信號生成模塊(22’ )相連接，第二信號采集單元(310’ )與時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元(101’ )相連接，AD芯片(81’ )與第二信號采集單元(310’ )相連接；第二參數(shù)顯示單元(51’ )和第二觸摸屏手動控制單元(52’ )均與第二顯示與控制單元(35’)相連；第二溫度檢測模塊出’)與第二溫度檢測單元(32’)連接；第二存儲模塊(7’)與第二數(shù)據(jù)存儲模塊(36’)相連接，第二存儲模塊(7’)和第二參數(shù)顯示單元(51’ )均與實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元(105’ )連接；第二串口通信單元(37’ )與第二串口通信模塊(9’ )連接；第二鍵盤模塊(4’ )與第二鍵盤控制模塊(38’ )相連接； 在接收部分中，第二 GPS天線(11’)接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)后，將接收到的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)通過第二信號輸出串口(13’ )將衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送至第二 GPS串口(33’)，并將從衛(wèi)星接收到的授時(shí)時(shí)間脈沖通過第二脈沖輸出端(12’ )傳送給第二分頻脈沖同步模塊(21’ )； 第二分頻脈沖同步模塊(21’)不斷地接收第二GPS模塊(Γ)中第二脈沖輸出端(12’)傳輸過來的授時(shí)脈沖，同時(shí)也接收恒溫晶振(24’ )輸出的脈沖，然后對恒溫晶振(24’ )輸出的脈沖進(jìn)行分頻，使得分頻后的脈沖與第二脈沖輸出端(12’ )輸出的脈沖對齊，然后將對齊后的分頻脈沖輸出到第二計(jì)數(shù)單元(31’)；第二啟動控制模塊(23’)接收到來自第二啟動控制單元(39’ )發(fā)來的啟動信號之后，發(fā)送一個(gè)通知信號給第二偽隨機(jī)信號生成模塊(22’)；第二偽隨機(jī)信號生成模塊(22’)使用本地算法生成m序列或逆重復(fù)m序列，并將生成的m序列或逆重復(fù)m序列發(fā)送到DSP實(shí)時(shí)處理模塊(10’ )中的實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元(105，)； 第二 GPS串口(33’)接收到第二信號輸出串口(13’)的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)，并將獲得的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)分別送至第二顯示與控制單元(35’ )和第二計(jì)數(shù)單元(31’ )； 第二計(jì)數(shù)單元(31)接收來自第二顯示與控制單元(35’)的或第二鍵盤控制模塊(38’)輸入的啟動時(shí)間數(shù)據(jù)，同時(shí)也接收來自第二 GPS串口(33’)的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)，并將啟動時(shí)間數(shù)據(jù)與第二 GPS串口(33’)接收到的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)求差；求差結(jié)果保存在第二計(jì)數(shù)單元(31’ )內(nèi)部，用第二分頻脈沖同步模塊(21’ )輸出的分頻脈沖對求差結(jié)果進(jìn)行加一或減一的計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)完成后通過第二啟動控制單元(39’ )發(fā)送啟動信號； 第二溫度檢測單元(32’ )向第二溫度檢測模塊(6’ )發(fā)送采集溫度數(shù)據(jù)的指令，第二溫度檢測模塊(6’ )接收到該指令后，將溫度信息發(fā)送給第二溫度檢測單元(32’ );如果第二溫度檢測單元(32’ )檢測到的溫度高于設(shè)定值，則發(fā)送報(bào)警信號給第二異常報(bào)警單元(34，)； 第二異常報(bào)警單元(34’)接收來自第二溫度檢測單元(32’)的報(bào)警信號后立即報(bào)警；第二顯示與控制單元(35’ )通過第二信息顯示單元(51’ )將第二 GPS串口(33’ )接收到的衛(wèi)星時(shí)間數(shù)據(jù)顯示出來，并將用戶通過第二觸摸屏手動控制單元(52’ )輸入的信息傳送到第二計(jì)數(shù)單元(31’)； 第二數(shù)據(jù)存儲模塊(36’ )接收第二信號采集單元(310’ )傳來的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)存入第二存儲模塊(7’)； 第一串口通信單元(37’ )通過第二串口通信模塊(9’ )與上位PC機(jī)雙向通信，將PC機(jī)需要的數(shù)據(jù)發(fā)送過去，并接收PC機(jī)發(fā)過來的信號； 第二鍵盤控制模塊(38’ )接收由第二鍵盤模塊(4’ )傳來的信息，并將這些信息傳輸給第二計(jì)數(shù)單元(31’)； 第二啟動控制單元(39’ )等待第二計(jì)數(shù)單元(31’ )發(fā)來的指令，當(dāng)接收到指令后，可以控制第二啟動控制模塊(23’ )發(fā)出啟動指令，也可以控制AD芯片(81’ )是否開始采集數(shù)據(jù)； 第二信號采集單元(310’)記錄AD芯片(81’)采集到的數(shù)據(jù)，并將記錄下來的數(shù)據(jù)發(fā)送給第二數(shù)據(jù)存儲模塊(36’)； AD芯片(81’ )等待第二啟動控制單元(39’ )發(fā)來的啟動信號，當(dāng)接收到啟動信號之后，AD芯片(81’ )采集信號調(diào)理與放大電路(82’ )輸出的模擬信號，并將采集后的數(shù)據(jù)發(fā)送給第二信號采集單元(310’ );第二信號采集單元(310’ )將獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送給DSP實(shí)時(shí)處理模塊(10’ ); 信號調(diào)理與放大電路(82’ )在接收到啟動信號后，將第二接收電極(103’ )和第二接收電極(104)上的模擬電壓信號進(jìn)行處理，使之滿足AD芯片(81’ )的電壓輸入范圍，再發(fā)送給AD芯片(81，)； DSP實(shí)時(shí)處理模塊(10’ )將第二信號采集單元(310’ )和第二偽隨機(jī)信號生成模塊(22’ )發(fā)送來的數(shù)據(jù)，使用相關(guān)辨識法進(jìn)行運(yùn)算和處理，快速獲得運(yùn)算結(jié)果，并將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送至第二信息顯示單元(51’)，并將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送到第二存儲模塊(7’ )中存儲； 第二信息顯示單元(51’ )將第二顯示與控制單元(35’ )和實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算處理單元(105’)發(fā)送來的數(shù)據(jù)顯示出來，第二觸摸屏手動控制單元(52’)將用戶輸入的信息傳輸給參數(shù)顯示單元(51’)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電法勘探系統(tǒng)中的接收裝置，其特征在于:在DSP實(shí)時(shí)處理模塊(10’ )中，使用了具有高速數(shù)字運(yùn)算處理能力的DSP芯片，結(jié)合相關(guān)辨識理論方法，在采集的過程中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的相關(guān)辨識運(yùn)算處理，快速獲得處理結(jié)果，可以比較便捷的獲得地下介質(zhì)的視電阻率，視頻散率參數(shù)，并且將運(yùn)算結(jié)果實(shí)時(shí)顯示出來，直觀的看到結(jié)果參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電法勘探系統(tǒng)中的接收裝置，其特征在于:所述第二FPGA模塊(2，)采用帶有DCM時(shí)鐘管理模塊的FPGA Xilinx XC3S50AN,借助FPGA的DCM模塊實(shí)現(xiàn)高精度同步的GPS標(biāo)準(zhǔn)脈沖，使FPGA同步后的標(biāo)準(zhǔn)脈沖與GPS芯片的脈沖高度同步，精度能夠達(dá)到納秒級。
【文檔編號】G01V3/02GK104391329SQ201410720669
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】李梅, 陳馳, 邢玉川, 魏文博 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)（北京）