一種可自動(dòng)調(diào)諧的瞬變電磁接收線圈的前置放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及瞬變電磁儀器，具體地來(lái)講為一種可自動(dòng)調(diào)諧的瞬變電磁接收線圈的前置放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦產(chǎn)資源越來(lái)越被人們依賴。然而在礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中，坑道涌水嚴(yán)重威脅著礦產(chǎn)財(cái)產(chǎn)和人身安全。瞬變電磁法是一種極具發(fā)展前景的方法，可查明含水地質(zhì)如巖溶洞穴與通道、煤礦采空區(qū)、深部不規(guī)則水體等，可解決坑道涌水等問(wèn)題。從國(guó)外的研宄來(lái)看，性能穩(wěn)定、實(shí)用可靠的商品化瞬變電磁儀器始于70年代初期，最先推出商品儀器的為加拿大CRONE地球物理公司。CRONE公司研制的PEM型和EM系列是國(guó)外相對(duì)功能較為完善、性能穩(wěn)定可靠的；從國(guó)內(nèi)的研宄來(lái)看，近年來(lái)由于市場(chǎng)的需求，多家大專院校、研宄所和儀器生產(chǎn)廠家正在進(jìn)行研制瞬變電磁法儀器，目前在勘查中應(yīng)用的或多或少有六、七種類型之多。雖然。我國(guó)的瞬變電磁儀器不斷在完善，但總體來(lái)看仍存在缺陷:在復(fù)雜條件下適應(yīng)能力很差；穩(wěn)定性差，復(fù)雜條件下難以實(shí)現(xiàn)高精度。與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品相比仍有差距。
[0003]在瞬變電磁法測(cè)量中，系統(tǒng)存在3種狀態(tài)，欠阻尼，過(guò)阻尼，臨界阻尼，最理想的工作狀態(tài)則是臨界阻尼狀態(tài)。目前在測(cè)量中大多采用實(shí)驗(yàn)室機(jī)械調(diào)節(jié)匹配電阻的方式來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的工作狀態(tài)，存在測(cè)量誤差大、調(diào)節(jié)過(guò)程繁瑣、浪費(fèi)時(shí)間，對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力差的冋題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力差的問(wèn)題，提供一種可自動(dòng)調(diào)諧的瞬變電磁接收線圈的前置放大器。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種可自動(dòng)調(diào)諧的瞬變電磁接收線圈的前置放大器，包括電源模塊、單片機(jī)、ADI數(shù)字電位器、幾INK下載調(diào)試模塊、IXD顯示模塊、差分放大電路模塊、基準(zhǔn)電壓源模塊；所述單片機(jī)上連接JLINK下載調(diào)試模塊和LCD顯示模塊，所述基準(zhǔn)電壓源模塊連接差分放大電路模塊的輸出端，ADI數(shù)字電位器的輸出端以及中間抽頭端連接在差分放大電路模塊上，ADI數(shù)字電位器與單片機(jī)串口通信連接，所述電源模塊連接單片機(jī)、ADI數(shù)字電位器、JLINK下載調(diào)試模塊、LCD顯示模塊、差分放大電路模塊和基準(zhǔn)電壓源模塊。
[0006]進(jìn)一步地，所述單片機(jī)的型號(hào)為STM32F103RET6單片機(jī)。
[0007]進(jìn)一步地，所述電源模塊電源包括LM7805芯片、LM7905芯片以及與LM7905芯片的一個(gè)輸出端連接的AMS1117電源芯片，通過(guò)所述LM7805芯片輸出+5V的電壓分別給ADI數(shù)字電位器、差分放大電路模塊、基準(zhǔn)電壓源模塊供電，通過(guò)所述LM7905芯片輸出得到-5V電壓給差分放大電路供電；而+5乂電源輸入到AMS1117電源芯片后輸出為+3.3V電壓，從而為單片機(jī)芯片STM32F103RET6模塊2和JLINK下載調(diào)試模塊以及IXD顯示模塊供電。
[0008]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于:
[0009]本實(shí)用新型能夠在復(fù)雜條件下實(shí)現(xiàn)ADI數(shù)字電位器的快速的自動(dòng)調(diào)諧，進(jìn)一步地提高TEM接收線圈的測(cè)量精度，進(jìn)一步地提高測(cè)量?jī)x器在復(fù)雜環(huán)境里的穩(wěn)定能力，進(jìn)一步地保證了野外測(cè)量的質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型的模塊框圖；
[0011]圖2是本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的部分電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0013]參見(jiàn)圖1結(jié)合圖2，一種可自動(dòng)調(diào)諧的瞬變電磁接收線圈的前置放大器，包括電源模塊、單片機(jī)U5、ADI數(shù)字電位器Ul、JLINK下載調(diào)試模塊、IXD顯示模塊、差分放大電路模塊U4、基準(zhǔn)電壓源模塊U3 ;單片機(jī)U5上連接JLINK下載調(diào)試模塊U2和IXD顯示模塊，基準(zhǔn)電壓源模塊U3連接差分放大電路模塊的輸出端，ADI數(shù)字電位器Ul的輸出端以及中間抽頭端連接在差分放大電路模塊U4上，ADI數(shù)字電位器Ul與單片機(jī)U5串口通信連接，電源模塊連接單片機(jī)U5、ADI數(shù)字電位器Ul、JLINK下載調(diào)試模塊U2、IXD顯示模塊、差分放大電路模塊U4和基準(zhǔn)電壓源模塊U3，為這些模塊提供電源。
[0014]參見(jiàn)圖2，單片機(jī)U5的型號(hào)采用STM32F103RET6單片機(jī)，電源模塊電源包括LM7805芯片U6、LM7905芯片U7以及與LM7905芯片U7的一個(gè)輸出端連接的AMSl 117電源芯片連接，通過(guò)LM7805芯片輸出+5V的電壓分別給ADI數(shù)字電位器Ul、差分放大電路模塊U4、基準(zhǔn)電壓源模塊U3供電，通過(guò)所述LM7905芯片輸出得到-5V電壓給差分放大電路供電；而+5V電源輸入到AMSl117電源芯片后輸出為+3.3V電壓，從而為單片機(jī)芯片STM32F103RET6模塊和JLINK下載調(diào)試模塊U2以及LCD顯示模塊(常規(guī)的連接方式，圖中未標(biāo)出)供電。
[0015]在STM32F103RET6單片機(jī)中，采用3.3V電源分別為6組電源VDD供電，并將所有GND引腳連接在一起，單片機(jī)U5采用8M的晶振作為單片機(jī)的外部時(shí)鐘源；將單片機(jī)的JTDO, JTDI, JTRST, JTCLK, JTMS引腳與JLINK下載調(diào)試模塊U2分別對(duì)應(yīng)連接，用于下載與調(diào)試；將單片機(jī)U5的PAl引腳與外部的接收線圈的接收端連接，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)信號(hào)的采樣，同時(shí)將PAO端口與接收線圈的接收端連接，利用PAO引腳的中斷功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)下降沿的捕獲，從而啟動(dòng)信號(hào)的采樣jfPA7引腳、PA6引腳、PA5引腳、PA12引腳分別與ADI數(shù)字電位器Ul的SDO、SD1、CLK、CS片選相連，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與ADI數(shù)字電位器Ul的串口通訊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)ADI數(shù)字電位器Ul的控制；
[0016]將PB3引腳、PB4引腳、PB5引腳、PB6引腳、PB7引腳與LCD顯示模塊的引腳對(duì)應(yīng)相接，實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)的實(shí)時(shí)數(shù)字的顯示。
[0017]在ADI數(shù)字電位器Ul中，將電位器B端接地，A端作為輸出，W端作為中間抽頭，將A端、W端分別與差分放大電路模塊U4的輸入相連。將差分放大電路模塊U4的輸出與基準(zhǔn)電壓源模塊U3相連接，將放大后的信號(hào)提升+2.5V，方便對(duì)數(shù)據(jù)的測(cè)量。對(duì)于差分放大電路模塊U4放大倍數(shù)，K =可調(diào)節(jié)電位器電阻值/IK的固定電阻值。最后將輸出信號(hào)連接到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的觀測(cè)與記錄。
[0018]野外實(shí)地測(cè)量:
[0019]將瞬變電磁儀發(fā)射機(jī)與接收機(jī)放置在測(cè)量地點(diǎn)，正確連接。將可自動(dòng)調(diào)諧的瞬變電磁接收線圈前置放大器連接到接收線圈的接收裝置上。將接收信號(hào)連接到計(jì)算機(jī)上觀測(cè)并記錄。
[0020]瞬變電磁儀發(fā)射機(jī)于測(cè)量地點(diǎn)向地下發(fā)射一個(gè)一次磁場(chǎng)，在地下的礦體感應(yīng)出二次磁場(chǎng)，二次磁場(chǎng)在瞬變電磁接收線圈感應(yīng)出電流，感應(yīng)電流經(jīng)電阻形成要觀測(cè)的電壓信號(hào)。單片機(jī)STM32F103RET6模塊將連續(xù)的電壓信號(hào)以Ius為采樣時(shí)間采樣，進(jìn)一步地，通過(guò)AD轉(zhuǎn)化將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。這里根據(jù)信號(hào)的衰減時(shí)間，設(shè)定在信號(hào)衰減的下降沿啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)化，在10us的時(shí)間里采樣100個(gè)點(diǎn)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑，濾除毛刺，進(jìn)一步地消除電源抖動(dòng)，電磁干擾帶來(lái)的誤差，進(jìn)一步地，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)判斷系統(tǒng)的狀態(tài)，從而控制ADI數(shù)字電位器的調(diào)節(jié)方向，進(jìn)一步地控制電阻的阻值大小，根據(jù)環(huán)境的不同始終使其滿足臨界阻尼狀態(tài)所需要的電阻值。AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過(guò)LCD顯示模塊，可以在液晶屏上清楚的顯示，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)ADI數(shù)字電位器的調(diào)節(jié)情況，以便在計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)的觀察記錄與儲(chǔ)存。
[0021]當(dāng)環(huán)境改變后，將整套裝置放在待測(cè)環(huán)境中，也不需要人工調(diào)整，本實(shí)用新型可自動(dòng)調(diào)諧到臨界阻尼狀態(tài)，完成測(cè)量。
[0022]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可自動(dòng)調(diào)諧的瞬變電磁接收線圈的前置放大器，其特征在于，包括電源模塊、單片機(jī)、ADI數(shù)字電位器、JLINK下載調(diào)試模塊、LCD顯示模塊、差分放大電路模塊、基準(zhǔn)電壓源模塊；所述單片機(jī)上連接JLINK下載調(diào)試模塊和LCD顯示模塊，所述基準(zhǔn)電壓源模塊連接差分放大電路模塊的輸出端，ADI數(shù)字電位器的輸出端以及中間抽頭端連接在差分放大電路模塊上，ADI數(shù)字電位器與單片機(jī)串口通信連接，所述電源模塊連接單片機(jī)、ADI數(shù)字電位器、JLINK下載調(diào)試模塊、LCD顯示模塊、差分放大電路模塊和基準(zhǔn)電壓源模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的可自動(dòng)調(diào)諧的瞬變電磁接收線圈的前置放大器，其特征在于，所述單片機(jī)的型號(hào)為STM32F103RET6單片機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的可自動(dòng)調(diào)諧的瞬變電磁接收線圈的前置放大器，其特征在于，所述電源模塊電源包括LM7805芯片、LM7905芯片以及與LM7905芯片的一個(gè)輸出端連接的AMS1117電源芯片，通過(guò)所述LM7805芯片輸出+5V的電壓分別給ADI數(shù)字電位器、差分放大電路模塊、基準(zhǔn)電壓源模塊供電，通過(guò)所述LM7905芯片輸出得到-5V電壓給差分放大電路供電；而+5V電源輸入到AMS1117電源芯片后輸出為+3.3V電壓，從而為單片機(jī)芯片STM32F103RET6模塊2和JLINK下載調(diào)試模塊以及LCD顯示模塊供電。
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種可自動(dòng)調(diào)諧的瞬變電磁接收線圈的前置放大器。包括電源模塊、單片機(jī)、ADI數(shù)字電位器、JLINK下載調(diào)試模塊、LCD顯示模塊、差分放大電路模塊、基準(zhǔn)電壓源模塊；所述單片機(jī)上連接JLINK下載調(diào)試模塊和LCD顯示模塊，所述基準(zhǔn)電壓源模塊連接差分放大電路模塊的輸出端，ADI數(shù)字電位器的輸出端以及中間抽頭端連接在差分放大電路模塊上，ADI數(shù)字電位器與單片機(jī)串口通信連接，所述電源模塊連接單片機(jī)、ADI數(shù)字電位器、JLINK下載調(diào)試模塊、LCD顯示模塊、差分放大電路模塊和基準(zhǔn)電壓源模塊。本實(shí)用新型能夠在復(fù)雜條件下實(shí)現(xiàn)ADI數(shù)字電位器的快速的自動(dòng)調(diào)諧，提高TEM接收線圈的測(cè)量精度，提高測(cè)量?jī)x器在復(fù)雜環(huán)境里的穩(wěn)定能力，保證了野外測(cè)量的質(zhì)量。
【IPC分類】H03F3-45, G01V3-10
【公開(kāi)號(hào)】CN204539091
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520240694
【發(fā)明人】王遠(yuǎn), 吳燕琪, 孫喆, 鄒學(xué)良
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月21日