專利名稱：瞬變電磁儀智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制器，更具體地說是瞬變電磁儀智能控制器。
背景技術(shù)：
瞬變電磁發(fā)射線圈在供電一段時(shí)間后突然斷電，線圈中的電流不會(huì)瞬間衰減為零，而是以斜階躍波的形式衰減，呈斜階躍下降的這段電流叫做關(guān)斷電流，這段時(shí)間稱為關(guān)斷時(shí)間(t》。關(guān)斷時(shí)間除與儀器內(nèi)部所采取的線路有關(guān)外，還受回線的電性和大地電性的影響。關(guān)斷時(shí)間對(duì)瞬變電磁場的影響是嚴(yán)重的，它不僅影響了瞬變電磁法探測淺部結(jié)構(gòu)的能力，而且降低了瞬變電磁法的分辨能力。而關(guān)斷時(shí)間與回線的電感特性密切相關(guān)，線圈互感的影響在其中占有較大比例。一般的瞬變儀在發(fā)射線圈電流關(guān)斷的瞬間就開始接收信號(hào)，早期由于受一次場的干擾，使得數(shù)據(jù)發(fā)生畸變，不能加以利用；有些儀器雖然可以通過設(shè)置延遲時(shí)間來控制實(shí)際記錄電磁場范圍，但由于無法實(shí)時(shí)監(jiān)測一次場信息，在數(shù)據(jù)采集前并不知道關(guān)斷時(shí)間的大小，因而接收線圈采集到的信號(hào)中仍可能會(huì)存在一次場信息。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種瞬變電磁儀智能控制器。該控制器的具體技術(shù)方案如下瞬變電磁儀智能控制器主要包括電源模塊、信號(hào)采集模塊、人機(jī)交換模塊和控制輸出模塊，其特征在于所述的電源模塊為直流供電模式，主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)微處理器等的供電。所述的信號(hào)采集模塊包括霍爾電流傳感器和低通濾波器，功能是實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換發(fā)射線圈中的電流信號(hào)為弱電信號(hào)，經(jīng)濾波處理后更有利于處理器對(duì)信號(hào)的采集。所述的人機(jī)交互模塊包括微處理器、鍵盤、液晶顯示屏和E2PROM,功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和批量存儲(chǔ)。所述的控制輸出模塊包括控制MOSFET繼電器輸出，LED指示燈輸出和USB通訊， 控制MOSFET繼電器的開通與關(guān)斷實(shí)現(xiàn)接收線圈的閉合與斷開，并通過LED燈指示其耦合狀態(tài)，USB通訊承擔(dān)與電腦上位機(jī)通訊的任務(wù)。本發(fā)明的有益效果是通過信號(hào)采集模塊檢測發(fā)射線圈中的電流大小，即當(dāng)電流小于某個(gè)給定的數(shù)值(可通過鍵盤輸入)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)給控制MOSFET繼電器一個(gè)信號(hào)，使得接收線圈閉合并開始接收信號(hào)，此時(shí)接收的信號(hào)幾乎為純二次場信息，從而提高探測的精度。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的電源電路圖3為本發(fā)明的E2PROM電路圖；圖4為本發(fā)明的微處理模塊電路圖；圖5為本發(fā)明的信號(hào)采集與濾波電路圖；圖6為本發(fā)明的鍵盤輸入電路、IXD顯示接口電路、LED指示燈輸出電路圖；圖7為本發(fā)明的USB通信電路圖；圖8為本發(fā)明的繼電器控制輸出電路圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的易于明白了解，下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明所述控制器的具體應(yīng)用時(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。信號(hào)采集部分由霍爾傳感器和低通濾波電路構(gòu)成，它可以將發(fā)射線圈中的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場信號(hào)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為弱電信號(hào)，經(jīng)過濾波電路濾波后更有利于處理器對(duì)信號(hào)的采集和識(shí)別。微處理器系統(tǒng)采用STM32F103R6T6作為控制核心，STM32F103R6T6以32位 Cortex -M3CPU內(nèi)核，時(shí)鐘頻率可達(dá)72MHz，處理速度高達(dá)90Dmips和1. 25DMips/MHz，擁有單周期的硬件乘法和除法電路，它內(nèi)部集成2個(gè)1 μ s轉(zhuǎn)換時(shí)間的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器；E2PROM 電路用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，包括系統(tǒng)設(shè)置等需要掉電保護(hù)的數(shù)據(jù)；系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定以及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示則是通過鍵盤和液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)的。為保證微處理器的正常工作，采用3. 3V直流電源供電，電源電路如圖2所示。控制MOSFET繼電器輸出電路通過光耦隔離，實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)與功率信號(hào)的隔離，并通過LED燈指示其耦合狀態(tài)，USB通訊則承擔(dān)與電腦上位機(jī)通訊的任務(wù)。實(shí)際工作中，事先通過鍵盤向系統(tǒng)輸入具體參數(shù)，如可以設(shè)定檢測電流值的大小， 當(dāng)參數(shù)給定后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)，并通過LED實(shí)時(shí)顯示。將信號(hào)采集模塊套在發(fā)射線圈與瞬變電磁儀器的連接線上，并用屏蔽外殼罩住，避免噪聲信號(hào)的干擾；控制輸出模塊則連接在接收線圈與儀器的連接線上，此時(shí)該電路處于開路狀態(tài)；開始工作后，一旦發(fā)射線圈中存在電流，則必然會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場，那么信號(hào)采集部分則可以將磁場轉(zhuǎn)換為弱電信號(hào)，并通過濾波后傳遞給微處理器，微處理器會(huì)根據(jù)系統(tǒng)已給定的參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，當(dāng)感應(yīng)電流數(shù)值小于或等于設(shè)定值時(shí)，則會(huì)向繼電輸出控制電路發(fā)出信號(hào)使其閉合，此時(shí)儀器開始接收信號(hào)。這樣一來，在瞬變電磁探測過程中，就基本上可避開一次場的干擾，線圈互感效應(yīng)帶來的影響也會(huì)相應(yīng)的消弱，采集數(shù)據(jù)的利用率提高，勘探精度也大幅提高。
權(quán)利要求
1.瞬變電磁儀智能控制器，其特征在于主要包括電源模塊、信號(hào)采集模塊、人機(jī)交換模塊和控制輸出模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁儀智能控制器，其特征在于電源電路設(shè)計(jì)采用 3. 3V直流供電方式，對(duì)微處理器等進(jìn)行供電，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁儀智能控制器，其特征在于信號(hào)采集模塊由包霍爾電流傳感器和低通濾波電路構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁儀智能控制器，其特征在于人機(jī)交互模塊由微處理器、鍵盤、液晶顯示屏和E2PROM構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和批量存儲(chǔ)；其中微處理器系統(tǒng)采用STM32F103R6T6作為控制核心，STM32F103R6T6以32位 Cortex -M3CPU內(nèi)核，時(shí)鐘頻率可達(dá)72MHz，處理速度高達(dá)90Dmips和1. 25DMips/MHz，擁有單周期的硬件乘法和除法電路，它內(nèi)部集成2個(gè)1 μ s轉(zhuǎn)換時(shí)間的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁儀智能控制器，其特征在于控制MOSFET繼電器輸出電路通過光耦隔離，實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)與功率信號(hào)的隔離，并通過LED燈指示其耦合狀態(tài)， USB通訊則承擔(dān)與電腦上位機(jī)通訊的任務(wù)。
全文摘要
瞬變電磁儀智能控制器主要包括電源模塊、信號(hào)采集模塊、人機(jī)交換模塊和控制輸出模塊。信號(hào)采集模塊功能是實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換發(fā)射線圈中的電流信號(hào)為弱電信號(hào)，經(jīng)濾波處理后更有利于處理器對(duì)信號(hào)的采集；人機(jī)交互模塊功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和批量存儲(chǔ)；控制MOSFET繼電器的開通與關(guān)斷實(shí)現(xiàn)接收線圈的閉合與斷開，并通過LED燈指示其耦合狀態(tài)。該控制器通過信號(hào)采集模塊檢測發(fā)射線圈中的電流大小，即當(dāng)電流小于某個(gè)給定的數(shù)值(可通過鍵盤輸入)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)給控制MOSFET繼電器一個(gè)信號(hào)，使得接收線圈閉合并開始接收信號(hào)，此時(shí)接收的信號(hào)幾乎為純二次場信息，從而可提高瞬變電磁探測的精度。
文檔編號(hào)G01V3/10GK102323621SQ201110139560
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者劉 英, 姜志海, 易洪春, 楊光, 金紅娣, 陳茂才 申請(qǐng)人:姜志海, 楊光, 陳茂才