CN100478709C

CN100478709C - 多功能电法勘探信号发生器

Info

Publication number: CN100478709C
Application number: CNB2006100321629A
Authority: CN
Inventors: 陈儒军; 罗维炳; 何继善; 颜良; 刘石
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2026-09-01
Also published as: CN1916662A

Abstract

本发明公开了一种多功能电法勘探信号发生器，其由计算机系统或、总线接口、波形选择寄存器、分频因子寄存器、石英晶体振荡器、分频器、时钟选择器、EPROM地址时钟生成器、EPROM地址记数器、大容量EPROM存储器、D/A转换器和电压基准源构成。本发明可产生多种不同波形、不同振幅的电法勘探信号，频率分辨率高，可以满足电法勘探接收机对波形种类和波形振幅变化的要求，并为电法勘探接收机的快速准确标定提供了保证，也有利于检测接收机在放大器、滤波器、A/D转换器等器件的故障。

Description

多功能电法勘探信号发生器

技术领域

本发明涉及一种多功能电法勘探信号发生器，尤其是涉及一种电法勘探信号接收机用多功能信号发生器。

背景技术

电法勘探接收机测量电法勘探中的电场和磁场信号，为了对接收机进行标定，或检测接收机的故障，需要电法勘探接收机专用的信号发生器。美国ZONGE公司生产的GDP-32II多功能电法接收机、加拿大凤凰公司生产的V-8多功能电法接收机，使用双极型方波和一定占空比的方波作为信号发生器波形。这些接收机测量的电场信号和磁场信号为双极型方波和一定占空比的方波，用上述信号发生器有一定可行性，但由于方波的带宽有限，同时GDP-32II和V-8接收机的信号发生器频率按指数增加，频率分辨率不高，因而无法对接收机进行精确标定。并且，上述接收机使用的信号发生器输出信号的振幅一般只有25mV、250mV、2500mV或类似的几挡，挡差大，进一步导致接收机振幅标定精度不高。随着电法勘探技术的发展，接收机测量的电场和磁场信号的波形发生了变化，除了各种占空比的方波外，还包括各种伪随机波形、用户自定义波形，波形的复杂度和带宽也相应提高，由此，一方面对频率分辨率提出了更高要求，另一方面，又要求对接收机进行快速标定。现有电法勘探信号发生器无法满足电法勘探的上述要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可产生多种波形，频率分辨率高的多功能电法勘探信号发生器。

本发明进一步的目的在于提供一种不仅可产生多种波形，频率分辨率高，而且还能对电法勘探信号接收机进行快速标定的多功能电法勘探信号发生器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：其包括计算机系统(优选嵌入式计算机系统)，总线接口，波形选择寄存器，分频因子寄存器，石英晶体振荡器，分频器，时钟选择器，EPROM地址时钟生成器，EPROM地址记数器，大容量EPROM存储器，电压基准源和D/A转换器；所述计算机系统包括单片机系统；所述大容量EPROM存储器的存储容量≥256KB。

所述计算机系统与总线接口通过总线双向连接，所述总线接口与波形选择寄存器和分频因子寄存器双向连接；所述波形选择寄存器用于选择输出信号的波形，其输出端与大容量EPROM的高位地址线连接；所述分频因子寄存器的输出端与EPROM地址时钟生成器的数据输入端连接；EPROM地址时钟生成器的输出端与EPROM地址计数器的时钟输入端连接；EPROM地址计数器的输出端与大容量EPROM存储器的低位地址输入端连接；石英晶体振荡器的输出端与分频器和时钟选择器的输入端连接，分频器的输出端与时钟选择器的输入端连接，时钟选择器的输出端与EPROM地址时钟生成器的时钟输入端连接。由于时钟选择器的输入为石英晶体振荡器的输出和对石英晶体振荡器的输出信号进行分频后的输出，EPROM地址时钟生成器的时钟频率为石英晶体振荡器的频率和分频器输出的时钟频率，扩展了信号发生器波形输出的频率范围。

所述电压基准源与D/A转换器的输入端连接，为D/A转换器提供精确的参考源，保证D/A转换器输出的模拟信号的精度。

本发明的一个优选方案是：所述大容量EPROM存储器的存储容量≥512KB，以有利于保存更多的波形信息。

本发明进一步的目的是通过以下技术方案实现的：D/A转换器的输出端与缓冲器的输入端连接，缓冲器输出的信号为低内阻波形信号，作为电法勘探接收机快速标定的标定信号源。

计算机系统通过总线接口电路控制波形信号的类型和振幅，向波形选择寄存器写入数值选择要输出的波形，向分频因子寄存器写入数值和向时钟选择器输入控制信号选择波形信号的频率。

构成本发明的计算机系统或单片机系统及其它各种器件等硬件均可从现有公知技术中选用，市场上也有销售。

由于大容量EPROM中可存储多种波形，每种波形的振幅可以有多种，因此，本发明可产生各种占空比的方波、各种伪随机波形、用户自定义波形等不同波形及每种波形不同振幅的波形信号。振幅的优选值为1mV、2mV、4mV、8mV、10mV、20mV、40mV，80mV、100mV、200mV、400mV，800mV、1000mV、2000mV、4000mV。完全可以满足电法勘探接收机对波形种类和波形振幅变化的要求。

本发明还为电法勘探接收机的快速准确标定提供了保证，也有利于检测接收机放大器、滤波器、A/D转换器等器件的故障。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参照图1，本实施例PC/104嵌入式计算机系统1与PC/104总线接口2通过PC/104总线121双向连接，PC/104总线接口2与波形选择寄存器3和分频因子寄存器4双向连接；波形选择寄存器3为8位寄存器，低7位有效，用来选择电法勘探信号发生器输出的波形信号，波形选择寄存器3的输出端与512KB低8位EPROM 10和512KB高8位EPROM 11的高7位地址线连接；分频因子寄存器4决定波形信号的频率，其输出端与EPROM地址时钟生成器8的数据输入端连接；分频因子寄存器4为16位寄存器，低12位有效，EPROM地址时钟生成器8为12位自动加载计数器；计数器初值为分频因子寄存器4内容；EPROM地址时钟生成器8的输出端与EPROM地址计数器9的输入端连接；EPROM地址计数器9为二进制计数器，计数范围为每个波形采样点的个数，为4096；EPROM计数器9的输出端与512KB低8位EPROM 10和512KB高8位EPROM 11的低12位地址输入端连接；512KB低8位EPROM 10和512KB高8位EPROM 11的高7位地址由波形选择寄存器3决定，低12位地址由EPROM地址计数器9的计数输出决定；石英晶体振荡器5的输出端与1/256分频器6和时钟选择器7的输入端连接，1/256分频器6的输出端与时钟选择器7的输入端连接，时钟选择器7的输出端与EPROM地址时钟生成器8的时钟输入端连接；由于时钟选择器7的输入为石英晶体振荡器5的输出和对石英晶体振荡器5的输出信号进行1/256分频后的输出，EPROM地址时钟生成器8的时钟频率为石英晶体振荡器5的频率和1/256分频器6输出的时钟频率，扩展了信号发生器输出波形的频率范围。石英晶体振荡器5的频率为1.024MHz，EPROM地址时钟生成器8输出的时钟信号最高频率512KHz，信号发生器输出波形的最高频率为256KHz，满足电法勘探接收机的要求；分频器的分频因子为256，EPROM地址时钟生成器的分频因子为4096，每个波形的采样点数为4096点，信号发生器输出波形的最低频率为0.0000596Hz，满足电法勘探要求。也可以选择其它参数，达到更高或更低的波形频率。

512KB低8位EPROM 10和512KB高8位EPROM 11的输出端分别与16位D/A转换器12的低8位和高8位数据输入端连接，电压基准源14与16位D/A转换器13的输入端连接，为D/A转换器13提供精确的电压参考；16位D/A转换器12的输出端与缓冲器13的输入端连接，16位D/A转换器12输出的模拟信号为缓冲器13的输入信号，缓冲器13输出的信号为低内阻波形信号，可作为电法勘探接收机快速标定的标定信号源。

PC/104嵌入式计算机系统1通过PC/104总线接口电路2控制波形信号的类型和频率，向波形选择寄存器3写入数值选择要输出的波形，向分频因子寄存器4写入数值和向时钟选择器输入控制信号7选择波形信号频率。

上述方案的积极效果在于：通过将电法勘探需要的波形信号保存在大容量EPROM中，信号发生器通过8位波形选择寄存器可控制发生器输出多达256种波形；通过EPROM地址时钟生成器输出频率大范围线性可调的时钟信号，使发生器能够输出10^-3Hz-256KHz频率范围的波形信号，满足当前先进的电法勘探接收机频率分辨率要求高、频率范围大的需求；通过向EPROM写入不同的振幅值进行控制，可满足电法勘探接收机的快速高精度标定要求，并有利于检测接收机在放大器、滤波器、A/D转换器等器件的故障。

必须指出，上述实施例只是本发明实施方式之一，不能据此限定本发明的保护范围，其它等同实施方式或仅改用不同型号器件、参数，仍属本发明的保护范围。

Claims

1、一种多功能电法勘探信号发生器，其特征在于，它包括嵌入式计算机系统，总线接口，波形选择寄存器，分频因子寄存器，石英晶体振荡器，分频器，时钟选择器，EPROM地址时钟生成器，EPROM地址记数器，大容量EPROM存储器，D/A转换器，电压基准源，所述嵌入式计算机系统与总线接口通过总线双向连接，所述总线接口与波形选择寄存器和分频因子寄存器双向连接；所述波形选择寄存器用于选择输出信号的波形，其输出端与大容量EPROM的高位地址线连接；所述分频因子寄存器的输出端与EPROM地址时钟生成器的输入端连接；EPROM地址时钟生成器的输出端与EPROM地址计数器的输入端连接；EPROM地址计数器的输出端与大容量EPROM存储器的低位地址输入端连接；石英晶体振荡器的输出端与分频器输入端和时钟选择器的输入端连接，分频器的输出端与时钟选择器的输入端连接，时钟选择器的输出端与EPROM地址时钟生成器的输入端连接，大容量EPROM的输出端与D/A转换器的输入端连接，电压基准源与D/A转换器的输入端连接；嵌入式计算机系统上运行的软件通过总线接口电路控制波形信号的类型和振幅，软件向波形选择寄存器写入数值选择要输出的波形，向分频因子寄存器写入数值和向时钟选择器输入控制信号选择波形信号的频率；

所述大容量EPROM存储器的存储容量≥512KB。

2、根据权利要求1所述的多功能电法勘探信号发生器，其特征在于，所述D/A转换器的输出端与缓冲器的输入端连接。

3、根据权利要求1或2所述多功能电法勘探信号发生器，其特征在于，所述波形选择寄存器为8位寄存器。

4、根据权利要求1或2所述的多功能电法勘探信号发生器，其特征在于，所述分频因子寄存器为16位寄存器。