CN104459802A - 一种用于电法勘探系统中的发射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电法勘探系统中的发射装置，包括：第一GPS模块(1)、第一FPGA模块(2)、第一单片机模块(3)、IPM模块(4)、第一显示控制模块(5)、第一温度检测模块(6)、第一存储模块(7)、第一键盘模块(8)、第一串口通信模块(9)、第一发射电极(101)和第二发射电极(102)。本发明实现了在有噪声的环境中采集数据并获得视电阻率和视频散率信息的效果，具有抗噪声性能强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电法勘探系统中的发射装置。
背景技术
当地下介质中的电流稳定且电流密度足够小时，该地电系统可以看成是线性时不变系统，因此地球物理勘探问题便转换为系统辨识问题。将地下介质看作待辨识的系统，通过电极向地下供入伪随机电流信号，同时在地表接收通过大地系统的响应信号，利用伪随机相关辨识技术可以得到地下介质的传递函数。因为输入为电流，测量结果为电压，因此该传递函数即为地下介质的复阻抗。这实质是通信系统中伪随机扩频技术与自动控制中系统辨识技术在地球物理勘探中的应用。鉴于伪随机相关辨识技术的高效率与强压制噪声能力，该方法将有效的解决目前激电法中存在的噪声干扰和效率问题，因此其具有很好的发展前景。
目前现有的研究，美国Zonge GDP-32和加拿大Phoenix V8都是比较成熟的仪器，这些仪器均使用了MCU作为伪随机信号的产生单元，中南大学曾经使用美国Lattice公司的CPLD芯片来产生2n伪随机信号，后又尝试在CPLD上实现m序列与逆重复m序列的产生。Duncan等人使用的是伪随机二进制序列(PRBS)来进行探测，英国MTEM采用的也是PRBS信号，并使用解卷积的方式计算冲激响应与阶跃响应。赵璧如等人使用的是将CDMA技术引入电法勘探，用伪随机信号对探测信号进行调制，提高了信噪比。综上所述，现有仪器一部分使用MCU或者CPLD作为信号生成单元，一部分使用的是2n伪随机信号或伪随机二进制序列(PRBS)，上述各仪器虽然提高了信噪比，但是在有较强抗干扰存在时，同时获得时域和频域比较理想的地球物理参数的方面有所不足。
发明内容
本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种用于电法勘探系统中的发射装置，用于获得地电参数，实现了在有噪声的环境中采集数据并获得视电阻率和视频散率信息的效果，具有抗噪声性能强的优点。
本发明的技术解决方案为：一种用于电法勘探系统中的发射装置包括：第一GPS模块(1)、第一FPGA模块(2)、第一单片机模块(3)、IPM模块(4)、第一显示控制模块(5)、第一温度检测模块(6)、第一存储模块(7)、第一键盘模块(8)、第一串口通信模块(9)、第一发射电极(101)和第二发射电极(102)；
第一GPS模块(1)包括第一GPS天线(11)、第一脉冲输出端(12)和第一信号输出串口(13)；第一FPGA模块(2)包括第一分频脉冲同步模块(21)、第一伪随机信号生成模块(22)、第一启动控制模块(23)、和第一恒温晶振(24)；第一单片机模块(3)包括第一计数单元(31)、第一温度检测单元(32)、第一GPS串口(33)、第一异常报警单元(34)、第一显示与控制单元(35)、第一数据存储模块(36)、第一串口通信单元(37)、第一键盘控制模块(38)、第一启动控制单元(39)和第一信号记录单元(310)；IPM模块(4)包括驱动控制电路(41)、异常报警电路(42)和信号发送单元(43)；第一显示控制模块(5)包括第一参数显示单元(51)和第一触摸屏手动控制单元(52)；
驱动控制电路(41)与第一伪随机信号生成模块(22)连接，异常报警电路(42)与第一异常报警单元(34)相连接；参数显示单元(51)和触摸屏手动控制单元(52)均与第一显示与控制单元(35)相连；第一温度检测模块(6)与第一温度检测单元(32)连接；第一存储模块(7)与第一数据存储模块(36)连接；第一异常报警单元(34)与异常报警电路(42)连接；第一串口通信单元(37)与第一串口通信模块(9)连接；键盘模块(8)与第一键盘控制模块(38)相连接；
在发送部分中：第一GPS天线(11)接收卫星数据后，将接收到的卫星时间数据通过第一信号输出串口(13)发送至第一GPS串口(33)，并将从卫星接收到的授时时间脉冲通过第一脉冲输出端(12)传送给第一分频脉冲同步模块(21)；
第一分频脉冲同步模块(21)不断地接收第一脉冲输出端(12)传输过来的授时脉冲，同时也接收恒温晶振(24)输出的脉冲，然后对恒温晶振(24)输出的脉冲进行分频，使得分频后的脉冲与第一脉冲输出端(12)输出的脉冲对齐，然后将对齐后的分频脉冲输出到第一计数单元(31)；第一启动控制模块(23)接收到来自第一启动控制单元(39)发来的启动信号之后，发送一个通知信号给第一伪随机信号生成模块(22)；第一伪随机信号生成模块(22)使用本地算法生成m序列或逆重复m序列，并转化为用于驱动控制电路(41)的伪随机控制信号；并将生成的伪随机控制信号发送至驱动控制电路(41)；
第一GPS串口(33)接收到第一信号输出串口(13)的卫星时间数据，并将获得的卫星时间数据分别送至第一显示与控制单元(35)和第一计数单元(31)；
第一计数单元(31)接收来自第一显示与控制单元(35)或第一键盘控制模块(38)输入的启动时间数据，同时也接收来自第一GPS串口(33)的卫星时间数据，并将启动时间数据与第一GPS串口(33)接收到的卫星时间数据求差；求差结果保存在第一计数单元(31)内部，用第一分频脉冲同步模块(21)输出的分频脉冲对求差结果进行加一或减一的计数，计数完成后通过第一启动控制单元(39)发送启动信号；
第一温度检测单元(32)向第一温度检测模块(6)发送采集温度数据的指令，第一温度检测模块(6)接收到该指令后，将温度信息发送给第一温度检测单元(32)；如果第一温度检测单元(32)检测到的温度高于设定的值，则发送报警信号给第一异常报警单元(34)；
第一异常报警单元(34)接收来自第一温度检测单元(32)和异常报警电路(42)传来的报警信号后立即报警；
第一显示与控制单元(35)通过第一参数显示单元(51)将第一GPS串口(33)接收到的卫星时间数据显示出来，并将用户通过第一触摸屏手动控制单元(52)输入的信息传送到第一计数单元(31)；
第一数据存储模块(36)接收第一信号记录单元(310)传来的数据，并将这些数据存入第一存储模块(7)；
第一串口通信单元(37)通过第一串口通信模块(9)与上位PC机双向通信，将PC机需要的数据发送过去，并接收PC机发过来的信号；
第一键盘控制模块(38)接收由第一键盘模块(8)传来的信息，并将这些信息传输给第一计数单元(31)；
第一启动控制单元(39)等待第一计数单元(31)发来的启动指令，当启动指令到达时，发送启动指令到第一启动控制模块(23)；
第一信号记录单元(310)记录第一伪随机信号生成模块(22)生成的伪随机控制信号，并将记录下来的数据发送给第一数据存储模块(36)；
驱动控制电路(41)在系统上电后等待第一伪随机信号生成模块(22)传来的伪随机控制信号，若驱动控制电路(41)没有收到第一伪随机信号生成模块(22)传来的伪随机控制信号时，则不发出驱动信号至信号发送单元(43)，信号发送单元(43)处于关断状态；当驱动控制电路(41)收到第一伪随机信号生成模块(22)传来的伪随机控制信号时，则向信号发送单元(43)输出驱动信号，信号发送单元(43)开始工作将探测信号通过第一发射电极(101)和第二发射电极(102)送入地下；
异常报警电路(42)在工作中检测到IPM模块(4)异常后，异常报警电路(42)输出一个异常报警信号给驱动控制电路(41)，同时也发送一个报警信号给第一异常报警单元(34)，驱动控制电路(41)接收到异常报警信号后将输入信号锁定，从而实现中止信号发送单元(43)的工作，在实际应用中，驱动控制电路(41)只需将输入信号锁定即可，第一异常报警单元(34)在接收到报警信息后，第一单片机模块(3)在需要时可以控制第一启动控制模块(23)中止信号发送，只要使驱动控制电路(41)停止工作，信号发送单元(43)的信号也自然停止；
参数显示单元(51)将第一显示与控制单元(35)发送来的数据显示出来，第一触摸屏手动控制单元(52)将用户输入的信息传输给第一参数显示单元(51)；
所述第一单片机模块(3)采用Cortex-M4架构的单片机STM32F407ZGT6，该CPU为32位，内有多个串口，实现与GPS模块，FPGA模块的与上位机PC多个模块的数据通信。
所述第一FPGA模块(2)采用带有DCM时钟管理模块的FPGA Xilinx XC3S50AN，借助FPGA的DCM模块实现高精度同步的GPS标准脉冲，使FPGA同步后的标准脉冲与GPS芯片的脉冲高度同步，精度能够达到纳秒级。
所述第一伪随机信号生成模块(22)使用本地算法生成伪随机控制信号的过程具体如下：
(1)确定m序列或逆重复m序列的本原多项式
在生成m序列时，需要用n级移位寄存器来。将移位寄存器用一个n阶的多项式f(x)表示，这个多项式的0次幂系数为1，其k次幂系数为1时代表第k级移位寄存器有反馈线；否则无反馈线。系数只能取0或1。f(x)称为特征多项式。理论分析证明：当特征多项式是本原多项式时，与它对应的移位寄存器电路就能产生m序列。因此，只要找到了本原多项式，就能由它构成m序列产生器。本原多项式总是成对出项的，所以对应于同一个n，本原多项式的个数总是偶数，每一对本原多项式称为互反多项式。
m序列的特征多项式可表示为：
当特征多项式满足以下几个条件：
第一，F(x)不可约；
第二，F(x)可以整除xm+1，m＝2n-1；
第三，F(x)除不尽xq+1，q＜m
F(x)即为m序列的本原多项式；
n表示m序列的阶数，x本身的取值并无实际意义，只用来构建本原多项式，ci表示移位寄存器的反馈连接状态，i为整数变量。m表示一个周期内m序列的码元个数，0≤q＜m。
用本原多项式得到m序列之后，将m序列隔位取反，就可以得到逆重复m序列。
(2)设计产生不同级数的m序列或逆重复m序列的方法
基于上一步中m序列的本原多项式，进行逆推得到描述反馈移位寄存器逻辑的表达式，然后使用FPGA的异或逻辑，结合VHDL代码，产生4-25阶的m序列，将m序列隔位取反，就可以得到逆重复m序列，有比较高的信号产生效率。
(3)将m序列或逆重复m序列转化为伪随机控制信号
由于信号发送单元(43)对伪随机信号的死区时间有一定的要求，所以需要将生成的m序列或逆重复m序列添加上死区时间。设m序列或逆重复m序列为pn；
信号发送单元(43)总共需要五路控制信号，设为ctrl1，ctrl2，ctrl3，ctrl4和br，设信号发送单元(43)的上升沿产生脉宽为死区时间长度的脉冲a，下降沿产生脉宽为死区时间长度的脉冲b，这五路伪随机控制信号由以下方式得到：
ctrl1＝ctrl4＝(pn)or(b)
ctrl2＝ctrl3＝(not pn)or(a)
br＝not(a or b)
其中，pn为m序列或逆重复m序列，a为上升沿产生脉宽的死区时间长度脉冲，b为下降沿产生脉宽的死区时间长度脉冲，or表示或运算，not表示非运算，ctrl1和ctrl4为反向控制信号，ctrl2和ctrl3为正向向控制信号，br为假负载控制信号。
由此得到的伪随机控制信号满足了添加死区时间后，总的序列周期不变的要求，可以用于实际应用。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明的硬件设计方案是基于相关辨识法的理论研究，使该发明具有较强的抗干扰能力，并能同时获得视电阻率和视频散率参数。
(2)通过硬件电路的设计实现了IPM模块(4)对死区时间的要求，利用芯片电平翻转产生的延时提供了IPM模块(4)需要的死区时间。
附图说明
图1为本发明的组成框图；
图2为本发明中的第一伪随机信号生成模块实现流程图；
图3为本发明中的实现IPM模块死区时间的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：第一GPS模块1、第一FPGA模块2、第一单片机模块3、IPM模块4、第一.显示控制模块5、第一温度检测模块6、第一存储模块7、第一键盘模块8、第一串口通信模块9、第一发射电极101和第二发射电极102；
第一GPS模块1包括第一GPS天线11、第一脉冲输出端12和第一信号输出串口13；FPGA模块2包括第一分频脉冲同步模块21、第一伪随机信号生成模块22、第一启动控制模块23、和第一恒温晶振24；第一单片机模块3包括第一计数单元31、第一温度检测单元32、第一GPS串口33、第一异常报警单元34、第一显示与控制单元35、第一数据存储模块36、第一串口通信单元37、第一键盘控制模块38、第一启动控制单元39和第一信号记录单元310；IPM模块4包括驱动控制电路41、异常报警电路42和信号发送单元43；第一显示控制模块5包括第一参数显示单元51和第一触摸屏手动控制单元52；
驱动控制电路41与第一伪随机信号生成模块22连接，异常报警电路42与第一异常报警单元34相连接；参数显示单元51和触摸屏手动控制单元52均与第一显示与控制单元35相连；第一温度检测模块6与第一温度检测单元32连接；第一存储模块7与第一数据存储模块36连接；第一异常报警单元34与异常报警电路42连接；第一串口通信单元37与第一串口通信模块9连接；键盘模块8与第一键盘控制模块38相连接；
在发送部分中：第一GPS天线11接收卫星数据后，将接收到的时间数据通过第一信号输出串口13发送至第一GPS串口33，并将从卫星接收到的授时时间脉冲通过第一脉冲输出端12传送给第一分频脉冲同步模块21；
第一分频脉冲同步模块21不断地接收第一脉冲输出端12传输过来的授时脉冲，同时也接收恒温晶振24输出的脉冲，然后对恒温晶振24输出的脉冲进行分频，使得分频后的脉冲与第一脉冲输出端12输出的脉冲对齐，然后将对齐后的分频脉冲输出到第一计数单元31；第一启动控制模块23接收到来自第一启动控制单元39发来的启动信号之后，发送一个通知信号给第一伪随机信号生成模块22；第一伪随机信号生成模块22使用本地算法生成m序列或逆重复m序列，并转化为用于驱动控制电路41的伪随机控制信号；并将生成的伪随机控制信号发送至驱动控制电路41；
第一GPS串口33接收到第一信号输出串口13的卫星时间数据，并将获得的卫星时间数据分别送至第一显示与控制单元35和第一计数单元31；
第一计数单元31接收来自第一显示与控制单元35或第一键盘控制模块38输入的启动时间数据，同时也接收来自第一GPS串口33的卫星时间数据，并将启动时间数据与第一GPS串口33接收到的卫星时间数据求差；求差结果保存在第一计数单元31内部，用第一分频脉冲同步模块21输出的分频脉冲对求差结果进行加一或减一的计数，计数完成后通过第一启动控制单元39发送启动信号；
第一温度检测单元32向第一温度检测模块6发送采集温度数据的指令，第一温度检测模块6接收到该指令后，将温度信息发送给第一温度检测单元32。如果第一温度检测单元32检测到的温度偏高，则发送报警信号给第一异常报警单元34；
第一异常报警单元34接收来自第一温度检测单元32和IPM模块4的异常报警电路42传来的报警信号，接收到信号后立即报警；
第一显示与控制单元35通过第一参数显示单元51将第一GPS串口33接收到的卫星时间数据显示出来，并将用户通过第一触摸屏手动控制单元52输入的信息传送到第一计数单元31；
第一数据存储模块36接收第一信号记录单元310传来的数据，并将这些数据存入第一存储模块7；
第一串口通信单元37通过第一串口通信模块9与PC双向通信。将PC需要的数据发送过去，并接收PC发过来的信号；
第一键盘控制模块38接收由键盘模块8传来的信息，并将这些信息传输给第一计数单元31；
第一启动控制单元39等待第一计数单元31发来的启动指令，当启动指令到达时，发送启动指令到第一启动控制模块23；
第一信号记录单元310记录第一伪随机信号生成模块22生成的伪随机控制信号，并将记录下来的信号发送给第一数据存储模块36；
驱动控制电路41在系统上电后等待第一伪随机信号生成模块22传来的伪随机控制信号，若驱动控制电路41没有收到第一伪随机信号生成模块22传来的伪随机控制信号时，则不发出驱动信号至信号发送单元43，信号发送单元43处于关断状态；当驱动控制电路41收到第一伪随机信号生成模块22传来的伪随机控制信号时，则向信号发送单元43输出驱动信号，信号发送单元43开始工作将探测信号通过第一发射电极101和第二发射电极102送入地下；
异常报警电路42在工作中检测到IPM模块4异常后，异常报警电路42输出一个异常报警信号给驱动控制电路41，同时也发送一个报警信号给第一异常报警单元34，驱动控制电路41接收到异常报警信号后将输入信号锁定，从而实现中止信号发送单元43的工作，在实际应用中，驱动控制电路41只需将输入信号锁定即可，第一异常报警单元34在接收到报警信息后，第一单片机模块3在需要时可以控制第一启动控制模块23中止信号发送。只要使驱动控制电路41停止工作，信号发送单元43的信号也自然停止；
参数显示单元51将第一显示与控制单元35发送来的数据显示出来，触摸屏手动控制单元52将用户输入的信息传输给参数显示单元51。
所述第一FPGA模块2采用带有DCM时钟管理模块的FPGA Xilinx XC3S50AN，借助FPGA的DCM模块实现高精度同步的GPS标准脉冲，使FPGA同步后的标准脉冲与GPS芯片的脉冲高度同步，精度能够达到纳秒级。以100M的时钟为例，每个脉冲的宽度为10纳秒，所以误差理论上可以控制在两个脉冲宽度20纳秒以内。
本发明中使用的Cortex-M4架构的单片机STM32F407ZGT6，总共具有六个串口，一个串口用于读取GPS卫星的信息，另一个串口用于与上位机PC通信，还有一个串口用于对FPGA分频后输出的脉冲进行计数。
如图2所示，第一伪随机信号生成模块22使用本地算法生成伪随机控制信号的过程具体如下：
(1)确定m序列或逆重复m序列的本原多项式
在生成m序列时，需要用n级移位寄存器来。将移位寄存器用一个n阶的多项式f(x)表示，这个多项式的0次幂系数为1，其k次幂系数为1时代表第k级移位寄存器有反馈线；否则无反馈线。系数只能取0或1。f(x)称为特征多项式。理论分析证明：当特征多项式是本原多项式时，与它对应的移位寄存器电路就能产生m序列。因此，只要找到了本原多项式，就能由它构成m序列产生器。本原多项式总是成对出项的，所以对应于同一个n，本原多项式的个数总是偶数，每一对本原多项式称为互反多项式。
m序列的特征多项式可表示为：
当特征多项式满足以下几个条件：
第一，F(x)不可约；
第二，F(x)可以整除xm+1，m＝2n-1；
第三，F(x)除不尽xq+1，q＜m；
F(x)即为m序列的本原多项式；
n表示m序列的阶数，x本身的取值并无实际意义，只用来构建本原多项式，ci表示移位寄存器的反馈连接状态，i为整数变量。m表示一个周期内m序列的码元个数，0≤q＜m。
用本原多项式得到m序列之后，将m序列隔位取反，就可以得到逆重复m序列。
(2)设计产生不同级数的m序列或逆重复m序列的方法
基于上一步中m序列的本原多项式，进行逆推得到描述反馈移位寄存器逻辑的表达式，然后使用FPGA的异或逻辑，结合VHDL代码，产生4-25阶的m序列，将m序列隔位取反，就可以得到逆重复m序列，有比较高的信号产生效率。
(3)将m序列或逆重复m序列转化为伪随机控制信号
由于信号发送单元43对伪随机信号的死区时间有一定的要求，所以需要将生成的m序列或逆重复m序列添加上死区时间。设m序列或逆重复m序列为pn；
信号发送单元43总共需要五路控制信号，设为ctrl1，ctrl2，ctrl3，ctrl4和br，设信号发送单元43的上升沿产生脉宽为死区时间长度的脉冲a，下降沿产生脉宽为死区时间长度的脉冲b，这五路伪随机控制信号由以下方式得到：
ctrl1＝ctrl4＝(pn)or(b)
ctrl2＝ctrl3＝(not pn)or(a)
br＝not(a or b)
其中，pn为m序列或逆重复m序列，a为上升沿产生脉宽的死区时间长度脉冲，b为下降沿产生脉宽的死区时间长度脉冲，or表示或运算，not表示非运算，ctrl1和ctrl4为反向控制信号，ctrl2和ctrl3为正向向控制信号，br为假负载控制信号。
由此得到的伪随机控制信号满足了添加死区时间后，总的序列周期不变的要求，可以用于实际应用。
提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的目的，而并非要限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改，均应涵盖在本发明的范围之内。
Claims (3)
1.一种用于电法勘探系统中的发射装置，其特征在于包括：第一GPS模块(1)、第一FPGA模块(2)、第一单片机模块(3)、IPM模块(4)、第一显示控制模块(5)、第一温度检测模块(6)、第一存储模块(7)、第一键盘模块(8)、第一串口通信模块(9)、第一发射电极(101)和第二发射电极(102)；
第一GPS模块(1)包括第一GPS天线(11)、第一脉冲输出端(12)和第一信号输出串口(13)；第一FPGA模块(2)包括第一分频脉冲同步模块(21)、第一伪随机信号生成模块(22)、第一启动控制模块(23)和第一恒温晶振(24)；第一单片机模块(3)包括第一计数单元(31)、第一温度检测单元(32)、第一GPS串口(33)、第一异常报警单元(34)、第一显示与控制单元(35)、第一数据存储模块(36)、第一串口通信单元(37)、第一键盘控制模块(38)、第一启动控制单元(39)和第一信号记录单元(310)；IPM模块(4)包括驱动控制电路(41)、异常报警电路(42)和信号发送单元(43)；第一显示控制模块(5)包括第一参数显示单元(51)和第一触摸屏手动控制单元(52)；
驱动控制电路(41)与第一伪随机信号生成模块(22)连接，异常报警电路(42)与第一异常报警单元(34)相连接；第一参数显示单元(51)和第一触摸屏手动控制单元(52)均与第一显示与控制单元(35)相连；第一温度检测模块(6)与第一温度检测单元(32)连接；第一存储模块(7)与第一数据存储模块(36)连接；第一异常报警单元(34)与异常报警电路(42)连接；第一串口通信单元(37)与第一串口通信模块(9)连接；第一键盘模块(8)与第一键盘控制模块(38)相连接；
在发送部分中：第一GPS天线(11)接收卫星数据后，将接收到的卫星时间数据通过第一信号输出串口(13)发送至第一GPS串口(33)，并将从卫星接收到的授时时间脉冲通过第一脉冲输出端(12)传送给第一分频脉冲同步模块(21)；
第一分频脉冲同步模块(21)不断地接收第一脉冲输出端(12)传输过来的授时脉冲，同时也接收恒温晶振(24)输出的脉冲，然后对恒温晶振(24)输出的脉冲进行分频，使得分频后的脉冲与第一脉冲输出端(12)输出的脉冲对齐，然后将对齐后的分频脉冲输出到第一计数单元(31)；第一启动控制模块(23)接收到来自第一启动控制单元(39)发来的启动信号之后，发送一个通知信号给第一伪随机信号生成模块(22)；第一伪随机信号生成模块(22)使用本地算法生成m序列或逆重复m序列，并转化为用于驱动控制电路(41)的伪随机控制信号；并将生成的伪随机控制信号发送至驱动控制电路(41)；
第一GPS串口(33)接收到第一信号输出串口(13)的卫星时间数据，并将获得的卫星时间数据分别送至第一显示与控制单元(35)和第一计数单元(31)；
第一计数单元(31)接收来自第一显示与控制单元(35)或第一键盘控制模块(38)输入的启动时间数据，同时也接收来自第一GPS串口(33)的卫星时间数据，并将启动时间数据与第一GPS串口(33)接收到的卫星时间数据求差；求差结果保存在第一计数单元(31)内部，用第一分频脉冲同步模块(21)输出的分频脉冲对求差结果进行加一或减一的计数，计数完成后通过第一启动控制单元(39)发送启动信号；
第一温度检测单元(32)向第一温度检测模块(6)发送采集温度数据的指令，第一温度检测模块(6)接收到该指令后，将温度信息发送给第一温度检测单元(32)；如果第一温度检测单元(32)检测到的温度高于设定的值，则发送报警信号给第一异常报警单元(34)；
第一异常报警单元(34)接收来自第一温度检测单元(32)和异常报警电路(42)传来的报警信号后立即报警；
第一显示与控制单元(35)通过第一参数显示单元(51)将第一GPS串口(33)接收到的卫星时间数据显示出来，并将用户通过第一触摸屏手动控制单元(52)输入的信息传送到第一计数单元(31)；
第一数据存储模块(36)接收第一信号记录单元(310)传来的数据，并将这些数据存入第一存储模块(7)；
第一串口通信单元(37)通过第一串口通信模块(9)与上位PC机双向通信，将PC机需要的数据发送过去，并接收PC机发过来的信号；
第一键盘控制模块(38)接收由第一键盘模块(8)传来的信息，并将这些信息传输给第一计数单元(31)；
第一启动控制单元(39)等待第一计数单元(31)发来的启动指令，当启动指令到达时，发送启动指令到第一启动控制模块(23)；
第一信号记录单元(310)记录第一伪随机信号生成模块(22)生成的伪随机控制信号，并将记录下来的数据发送给第一数据存储模块(36)；
驱动控制电路(41)在系统上电后等待第一伪随机信号生成模块(22)传来的伪随机控制信号，若驱动控制电路(41)没有收到第一伪随机信号生成模块(22)传来的伪随机控制信号时，则不发出驱动信号至信号发送单元(43)，信号发送单元(43)处于关断状态；当驱动控制电路(41)收到第一伪随机信号生成模块(22)传来的伪随机控制信号时，则向信号发送单元(43)输出驱动信号，信号发送单元(43)开始工作将探测信号通过第一发射电极(101)和第二发射电极(102)送入地下；
异常报警电路(42)在工作中检测到IPM模块(4)异常后，异常报警电路(42)输出一个异常报警信号给驱动控制电路(41)，同时也发送一个报警信号给第一异常报警单元(34)，驱动控制电路(41)接收到异常报警信号后将输入信号锁定，从而实现中止信号发送单元(43)的工作，在实际应用中，驱动控制电路(41)只需将输入信号锁定即可，第一异常报警单元(34)在接收到报警信息后，第一单片机模块(3)在需要时可以控制第一启动控制模块(23)中止信号发送，只要使驱动控制电路(41)停止工作，信号发送单元(43)的信号也自然停止；
参数显示单元(51)将第一显示与控制单元(35)发送来的数据显示出来，第一触摸屏手动控制单元(52)将用户输入的信息传输给第一参数显示单元(51)。
2.根据权利要求1所述的用于电法勘探系统中的发射装置，其特征在于：IPM模块(4)中的驱动控制电路(41)在电路设计中使用了包含四输入与门数字芯片实现了对死区时间的要求，由于与门数字芯片的电平跳转需要一定的时间，所以输入驱动控制电路(41)的伪随机控制信号在通过与门芯片时会产生一个延时，延时后的信号再通过驱动控制电路(41)中的三极管放大后进入驱动控制电路(41)中的光耦隔离芯片，这个延时的时间满足了IPM模块(4)对死区时间的要求；另外，通过对第一FPGA模块(2)中的第一伪随机信号生成模块(22)使用VHDL语言进行编程，也可以实现相同的死区时间设置。
3.根据权利要求1所述的用于电法勘探系统中的发射装置，其特征在于：所述第一伪随机信号生成模块(22)使用本地算法生成伪随机控制信号的过程具体如下：
(1)确定m序列或逆重复m序列的本原多项式
在生成m序列时，需要用n级移位寄存器来；将移位寄存器用一个n阶的多项式f(x)表示，这个多项式的0次幂系数为1，其k次幂系数为1时代表第k级移位寄存器有反馈线；否则无反馈线；系数只能取0或1；f(x)称为特征多项式；理论分析证明：当特征多项式是本原多项式时，与它对应的移位寄存器电路就能产生m序列；因此，只要找到了本原多项式，就能由它构成m序列产生器；本原多项式总是成对出项的，所以对应于同一个n，本原多项式的个数总是偶数，每一对本原多项式称为互反多项式；
m序列的特征多项式可表示为：
当特征多项式满足以下三个条件：
第一，F(x)不可约；
第二，F(x)可以整除xm+1，m＝2n-1；
第三，F(x)除不尽xq+1，q＜m
F(x)即为m序列的本原多项式；n表示m序列的阶数，x本身的取值并无实际意义，只用来构建本原多项式，ci表示移位寄存器的反馈连接状态，i为整数变量；m表示一个周期内m序列的码元个数，0≤q＜m；
用本原多项式得到m序列之后，将m序列隔位取反，即得到逆重复m序列；
(2)设计产生不同级数的m序列或逆重复m序列的方法
基于上一步中m序列的本原多项式，进行逆推得到描述反馈移位寄存器逻辑的表达式，然后使用FPGA的异或逻辑，结合VHDL代码，产生4-25阶的m序列，将m序列隔位取反，就可以得到逆重复m序列，有比较高的信号产生效率；
(3)将m序列或逆重复m序列转化为伪随机控制信号
由于信号发送单元(43)对伪随机信号的死区时间有要求，所以需要将生成的m序列或逆重复m序列添加上死区时间，设m序列或逆重复m序列为pn；
信号发送单元(43)总共需要五路控制信号，设为ctrl1，ctrl2，ctrl3，ctrl4和br，设信号发送单元(43)的上升沿产生脉宽为死区时间长度的脉冲a，下降沿产生脉宽为死区时间长度的脉冲b，这五路伪随机控制信号由以下方式得到：
ctrl1＝ctrl4＝(pn)or(b)
ctrl2＝ctrl3＝(not pn)or(a)
br＝not(a or b)
其中，
pn为m序列或逆重复m序列，a为上升沿产生脉宽的死区时间长度脉冲，b为下降沿产生脉宽的死区时间长度脉冲，or表示或运算，not表示非运算，ctrl和ctrl4为反向控制信号，ctrl2和ctrl3为正向向控制信号，br为假负载控制信号；由此得到的伪随机控制信号满足了添加死区时间后，总的序列周期不变的要求，可以用于实际应用。
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