CN102323621A - 瞬变电磁仪智能控制器 - Google Patents
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Abstract
瞬变电磁仪智能控制器主要包括电源模块、信号采集模块、人机交换模块和控制输出模块。信号采集模块功能是实时转换发射线圈中的电流信号为弱电信号，经滤波处理后更有利于处理器对信号的采集；人机交互模块功能是实现系统参数的设定，数据的实时显示和批量存储；控制MOSFET继电器的开通与关断实现接收线圈的闭合与断开，并通过LED灯指示其耦合状态。该控制器通过信号采集模块检测发射线圈中的电流大小，即当电流小于某个给定的数值(可通过键盘输入)时，系统会给控制MOSFET继电器一个信号，使得接收线圈闭合并开始接收信号，此时接收的信号几乎为纯二次场信息，从而可提高瞬变电磁探测的精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制器，更具体地说是瞬变电磁仪智能控制器。
背景技术
瞬变电磁发射线圈在供电一段时间后突然断电，线圈中的电流不会瞬间衰减为零，而是以斜阶跃波的形式衰减，呈斜阶跃下降的这段电流叫做关断电流，这段时间称为关断时间(tr)。关断时间除与仪器内部所采取的线路有关外，还受回线的电性和大地电性的影响。关断时间对瞬变电磁场的影响是严重的，它不仅影响了瞬变电磁法探测浅部结构的能力，而且降低了瞬变电磁法的分辨能力。而关断时间与回线的电感特性密切相关，线圈互感的影响在其中占有较大比例。
一般的瞬变仪在发射线圈电流关断的瞬间就开始接收信号，早期由于受一次场的干扰，使得数据发生畸变，不能加以利用；有些仪器虽然可以通过设置延迟时间来控制实际记录电磁场范围，但由于无法实时监测一次场信息，在数据采集前并不知道关断时间的大小，因而接收线圈采集到的信号中仍可能会存在一次场信息。
发明内容
鉴于上述技术问题，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种瞬变电磁仪智能控制器。该控制器的具体技术方案如下：
瞬变电磁仪智能控制器主要包括电源模块、信号采集模块、人机交换模块和控制输出模块，其特征在于：
所述的电源模块为直流供电模式，主要功能是实现对微处理器等的供电。
所述的信号采集模块包括霍尔电流传感器和低通滤波器，功能是实时转换发射线圈中的电流信号为弱电信号，经滤波处理后更有利于处理器对信号的采集。
所述的人机交互模块包括微处理器、键盘、液晶显示屏和E2PROM，功能是实现系统参数的设定，数据的实时显示和批量存储。
所述的控制输出模块包括控制MOSFET继电器输出，LED指示灯输出和USB通讯，控制MOSFET继电器的开通与关断实现接收线圈的闭合与断开，并通过LED灯指示其耦合状态，USB通讯承担与电脑上位机通讯的任务。
本发明的有益效果是：通过信号采集模块检测发射线圈中的电流大小，即当电流小于某个给定的数值(可通过键盘输入)时，系统会给控制MOSFET继电器一个信号，使得接收线圈闭合并开始接收信号，此时接收的信号几乎为纯二次场信息，从而提高探测的精度。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图；
图2为本发明的电源电路图；
图3为本发明的E2PROM电路图；
图4为本发明的微处理模块电路图；
图5为本发明的信号采集与滤波电路图；
图6为本发明的键盘输入电路、LCD显示接口电路、LED指示灯输出电路图；
图7为本发明的USB通信电路图；
图8为本发明的继电器控制输出电路图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的易于明白了解，下面结合附图，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明所述控制器的具体应用时的系统结构框图如图所示。
信号采集部分由霍尔传感器和低通滤波电路构成，它可以将发射线圈中的感应电流所产生的感应磁场信号实时转换为弱电信号，经过滤波电路滤波后更有利于处理器对信号的采集和识别。
微处理器系统采用STM32F103R6T6作为控制核心，STM32F103R6T6以32位CortexTM-M3CPU内核，时钟频率可达72MHz，处理速度高达90Dmips和1.25DMips/MHz，拥有单周期的硬件乘法和除法电路，它内部集成2个1μs转换时间的12位模数转换器；E2PROM电路用于数据存储，包括系统设置等需要掉电保护的数据；系统参数设定以及数据的实时显示则是通过键盘和液晶显示屏实现的。为保证微处理器的正常工作，采用3.3V直流电源供电，电源电路如图2所示。
控制MOSFET继电器输出电路通过光耦隔离，实现控制信号与功率信号的隔离，并通过LED灯指示其耦合状态，USB通讯则承担与电脑上位机通讯的任务。
实际工作中，事先通过键盘向系统输入具体参数，如可以设定检测电流值的大小，当参数给定后系统会自动存储，并通过LED实时显示。将信号采集模块套在发射线圈与瞬变电磁仪器的连接线上，并用屏蔽外壳罩住，避免噪声信号的干扰；控制输出模块则连接在接收线圈与仪器的连接线上，此时该电路处于开路状态；开始工作后，一旦发射线圈中存在电流，则必然会产生感应磁场，那么信号采集部分则可以将磁场转换为弱电信号，并通过滤波后传递给微处理器，微处理器会根据系统已给定的参数进行识别，当感应电流数值小于或等于设定值时，则会向继电输出控制电路发出信号使其闭合，此时仪器开始接收信号。这样一来，在瞬变电磁探测过程中，就基本上可避开一次场的干扰，线圈互感效应带来的影响也会相应的消弱，采集数据的利用率提高，勘探精度也大幅提高。
Claims (5)
1.瞬变电磁仪智能控制器，其特征在于：主要包括电源模块、信号采集模块、人机交换模块和控制输出模块。
2.根据权利要求1所述的瞬变电磁仪智能控制器，其特征在于：电源电路设计采用3.3V直流供电方式，对微处理器等进行供电，保证系统的正常运行。
3.根据权利要求1所述的瞬变电磁仪智能控制器，其特征在于：信号采集模块由包霍尔电流传感器和低通滤波电路构成。
4.根据权利要求1所述的瞬变电磁仪智能控制器，其特征在于：人机交互模块由微处理器、键盘、液晶显示屏和E2PROM构成，可实现系统参数的设定，数据的实时显示和批量存储；其中微处理器系统采用STM32F103R6T6作为控制核心，STM32F103R6T6以32位CortexTM-M3CPU内核，时钟频率可达72MHz，处理速度高达90Dmips和1.25DMips/MHz，拥有单周期的硬件乘法和除法电路，它内部集成2个1μs转换时间的12位模数转换器。
5.根据权利要求1所述的瞬变电磁仪智能控制器，其特征在于：控制MOSFET继电器输出电路通过光耦隔离，实现控制信号与功率信号的隔离，并通过LED灯指示其耦合状态，USB通讯则承担与电脑上位机通讯的任务。
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