CN102353994A - 一种高精度天然电场物探测量仪 - Google Patents

一种高精度天然电场物探测量仪 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高精度天然电场物探测量仪，包括数据采集模块、主控制器、数据存储模块和人机界面，所述的主控制器分别与数据采集模块、数据存储模块、人机界面连接；所述的数据采集模块包括依次连接的测量电极、第一工频抑制电路、衰减增益电路、前端放大电路、第二工频抑制电路、程控放大电路、程控滤波电路、检波电路、AD转换电路，所述的AD转换电路与主控制器连接。与现有技术相比，本发明具有使用范围广、数据准确、抗干扰能力强、频率响应范围广、使用方便等优点。

Description

一种高精度天然电场物探测量仪
技术领域
本发明涉及一种电场物探测量仪，尤其是涉及一种高精度天然电场物探测量仪。
背景技术
目前，天然电场选频物探测量仪的在抗干扰性能和数据的准确性的设计存在非常大的问题，主要有：1)、在特别强或特别弱信号区域输入的信号未做特别处理导致测量数据的准确性；2)、对频率的固定误差比较大一般在10％左右，测量时频率误差比较大造成测量数据不稳定；3)、仪器所能测量频率范围窄(在10-2000HZ)，不能满足勘探深度的要求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种使用范围广、数据准确、抗干扰能力强、频率响应范围广、使用方便的高精度天然电场物探测量仪。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高精度天然电场物探测量仪，其特征在于，包括数据采集模块、主控制器、数据存储模块和人机界面，所述的主控制器分别与数据采集模块、数据存储模块、人机界面连接。
所述的数据采集模块包括依次连接的测量电极、第一工频抑制电路、衰减增益电路、前端放大电路、第二工频抑制电路、程控放大电路、程控滤波电路、检波电路、AD转换电路，所述的AD转换电路与主控制器连接。
所述的第一工频抑制电路、第二工频抑制电路均采用有源双T带阻滤波器。
所述的衰减增益电路包括衰减单元和放大单元。
所述的前端放大电路为倍数可调的有源放大器。
所述的程控放大电路根据信号的强弱，自动切换放大倍数。
所述的程控滤波电路采用CMOS双二阶通用开关电容有源滤波器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、使用范围广：对仪器信号的输入进行±10-100倍的增益或衰减后能适应各种强弱信号测量区的测量。
2、数据准确：对工频(50HZ、60HZ)进行两次抑制及采用高精度检波IC解决工频干扰和频率固定的误差，充分保证了测量数据的稳定性。
3、抗干扰能力强：通过多档增益和衰减的设计模式，并进行两级工频抑制及采用高精度的滤波IC使得抗干扰能力大大的加强，对50HZ工频抑制由于80dB。
4、频率响应范围广：根据频率测深法理论频率与测量深度成反比，1～5000HZ的宽频响应，充分满足测量深度的要求。
5、使用方便：对仪器信号的输入进行多档模式的增益或衰减并通过波段开关自由切换，使用相当方便。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的工频抑制电路的电路图；
图3为本发明的衰减增益电路的电路图；
图4为本发明的前端放大电路的电路图；
图5为本发明的程控放大电路的电路图；
图6为本发明的程控滤波电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种高精度天然电场物探测量仪，包括数据采集模块、主控制器2、数据存储模块3、人机界面4，所述的主控制器2分别与数据采集模块、数据存储模块3、人机界面4连接。所述的数据采集模块包括依次连接的测量电极11、第一工频抑制电路12、衰减增益电路13、前端放大电路14、第二工频抑制电路15、程控放大电路16、程控滤波电路17、检波电路18、AD转换电路19，所述的AD转换电路19与主控制器2连接。在仪器的信号输入端加入衰减、增益及工频(50HZ、60HZ)滤波部分并进行多档衰减、增益转换模式就可以满足在不同强弱信号区域进行精确的测量；在在程控滤波和检波部分采用高性能的进口检波芯片以达到高精度的频率固定误差(一般在1％)并且频率测量频率范围广达到(1-5K)HZ，在整个电路设计采用两级工频滤波设计，采用高性能的24位Δ-∑A/D转换器实现对微弱信号高精度测量，工频抑制优于80dB，充分解决天然电场的干扰问题实现高精度稳定测量。
如图2所示，工频抑制电路：为提高整机抗干扰能力，采用Q值可调的有源双T带阻滤波器，滤除50Hz和60Hz的工频干扰，衰减为80dB。
如图3所示，衰减增益电路：采用无源电容电阻网络实现衰减X0.1，X0.01。
如图4所示，前端放大电路：采用有源高精度放大器实现信号的放大，放大倍数为：X20，X50，调整RG的阻值实现放大倍数的调整。
如图5所示，程控放大电路：根据信号的强弱，本仪器自适应切换相应的放大倍数，分为4个放大倍数X1，X10，X100，X1000。
如图6所示，程控滤波电路：采用CMOS 双二阶通用开关电容有源滤波器，通过微控制器控制其精确滤波函数，设置其内部中心频率、Q值、工作模式来实现对信号的选频滤波，提高微弱信号检测的精度。

Claims (7)

1.一种高精度天然电场物探测量仪，其特征在于，包括数据采集模块、主控制器、数据存储模块和人机界面，所述的主控制器分别与数据采集模块、数据存储模块、人机界面连接。
2.根据权利要求1所述的一种高精度天然电场物探测量仪，其特征在于，所述的数据采集模块包括依次连接的测量电极、第一工频抑制电路、衰减增益电路、前端放大电路、第二工频抑制电路、程控放大电路、程控滤波电路、检波电路、AD转换电路，所述的AD转换电路与主控制器连接。
3.根据权利要求2所述的一种高精度天然电场物探测量仪，其特征在于，所述的第一工频抑制电路、第二工频抑制电路均采用有源双T带阻滤波器。
4.根据权利要求2所述的一种高精度天然电场物探测量仪，其特征在于，所述的衰减增益电路包括衰减单元和放大单元。
5.根据权利要求2所述的一种高精度天然电场物探测量仪，其特征在于，所述的前端放大电路为倍数可调的有源放大器。
6.根据权利要求2所述的一种高精度天然电场物探测量仪，其特征在于，所述的程控放大电路根据信号的强弱，自动切换放大倍数。
7.根据权利要求2所述的一种高精度天然电场物探测量仪，其特征在于，所述的程控滤波电路采用CMOS 双二阶通用开关电容有源滤波器。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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