CN105372700B - 一种地震检波器相敏检波解调装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种地震检波器相敏检波解调装置，该装置通过使用模拟开关设计快速鉴相电路，通过对输入噪声与本体噪声的抑制，达到降低噪声的目的，最大限度的减小了共模干扰，电路结构简单，输出信号具有与输入信号相同的相频和幅频特性，提高了地震检波器的信号质量，对检测信号提取有帮助效果，保证了系统的稳定性和一致性。
Description
技术领域
本发明属于地球物理和地址勘探技术领域，具体涉及一种地震检波器相敏检波解调装置。
背景技术
地震检波器是一种用于天然地震、地质勘探和工程测量，可以将地面的微小振动转换为电信号的传感器，其原理是通过激励源发生器产生用于驱动地震检波器的激励信号，激励信号在地震检波器内部产生固定电磁场，放置在地面的检波器接收到地面的微弱震动，通过由于震动引起的可变电容在电磁场中的微弱变化，可以灵敏地检测到地震信号。
在地震检波器中会产生相互正交的两种输出信号，需要使用相敏检波电路用以区分两个相互正交的信号的相频特性与幅频特性，同时由于外界干扰与器件本身的本体噪声的影响，对微弱地震检测电路提出了更高的要求，因此需要一种高效稳定的解调电路。
发明内容
本发明提出一种用于地震检波器的相敏检波解调装置，所述的相敏检波解调装置包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第六运算放大器、第七运算放大器、第一模拟开关、第二模拟开关、多个电阻和多个电容。相敏检波解调装置包含两个输入端口和一个输出端口，第一个输入端口是第一电阻R1的一端，第二个输入端口是第十电阻R10的一端，一个输出端口是第六运算放大器U6的输出端。相敏检波解调装置的工作原理是利用输入信号与基准信号进行对比，当输入信号与基准信号相位相同时，输出正相直流信号，信号幅度与输入信号相同；当输入信号与基准信号相位相反时，输出负相直流信号，直流信号幅度与输入信号相同。
第一运算放大器U1负输入端同时与第一电阻R1另一端和第三电阻R3一端连接，第一运算放大器U1正输入端与公共地连接，第一运算放大器U1输出端与第三电阻R3的另一端和第一电容C1一端连接。第一电阻R1的作为第一个输入端口的一端连接输入基准信号。
所述的第二运算放大器U2正输入端与公共地连接，第二运算放大器U2负输入端分别与第二电阻R2的一端、第五电阻R5的一端和第三电容C3的一端连接，第二运算放大器U2输出端与第五电阻R5的另一端和第三电容C3的另一端连接。第二电阻R2另一端与第一电容的另一端连接。
所述的第三运算放大器U3正输入端与公共地连接，第三运算放大器U3负输入端与第十电阻R10的另一端和第十五电阻R15一端连接，第十电阻R10的作为第二个输入端口的一端是相敏检波解调装置的信号输入端。第三运算放大器U3输出端与第十五电阻的另一端和第五电容C5的一端连接。
所述的第七运算放大器U7正输入端与公共地连接，第七运算放大器U7负输入端与第十四电阻R14的一端、第十六电阻R16的一端和第八电容C8的一端连接，第七运算放大器U7输出端与第十六电阻R16的另一端和第八电容C8的另一端连接，第十四电阻R14另一端与第五电容的另一端连接。
所述的第一模拟开关S1和第二模拟开关S2的第三输入管脚都与第二运算放大器U2的输出端连接，所述第三输入管脚用于控制单刀双掷模拟开关的通断。第一模拟开关S1的第二输入管脚与公共地连接，第八输入管脚与第七运算放大器的输出端连接，第一模拟开关S1的输出管脚分别是第七管脚和第九管脚与第六电阻R6一端连接。
所述的第二模拟开关S2的第八输入管脚与公共地连接，第二输入管脚与第七运算放大器U7的输出端连接，第七输出管脚和第九输出管脚与第八电阻R8一端连接。
第四运算放大器U4的正输入端与所述的第六电阻R6另一端、第四电阻R4的一端、第二电容C2的一端连接，第四运算放大器U4的负输入端与所述的第八电阻R8的另一端、第十二电阻R12的一端、第六电容C6的一端连接。所述的第四电阻R4和第二电容C2的另一端与公共地连接。第四运算放大器的输出端与第十二电阻R12的另一端和第六电容C6的另一端连接，同时第四运算放大器U4的输出端与第六运算放大器U6的负输入端连接。
所述的第六运算放大器U6正输入端与公共地连接，负输入端与第四运算放大器U4的输出端连接，同时与第十一电阻R11的一端连接，第十一电阻R11的另一端与第六运算放大器U6的输出端连接，第六运算放大器U6的输出端是相敏检波解调装置的输出端口。
本发明的有益效果为：
本发明提出一种用于地震检波器相敏检波的解调装置，该装置通过使用模拟开关，设计快速鉴相电路，通过对输入噪声与本体噪声的抑制，达到降低噪声的目的，电路结构简单，输出信号稳定，同时保证与输入信号具有相同的相频和幅频特性。同时能够有效提高检波器的信号质量，对检测信号提取有帮助效果，最大限度的减小了共模干扰，提高了系统的稳定性和一致性。
附图说明
图1为本专利实施例的解调装置的电路原理图；
图2为本专利实施例的输出信号波形图；
图3为本专利实施例的输出信号波形图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。本发明提出的一种用于地震检波器的相敏检波解调装置，能够有效提高检波器的信号质量，对检测信号提取有帮助效果，最大限度的减小了共模干扰，提高了系统检测信号的质量，提高了系统的稳定性和一致性。
图1为本发明实施例的解调装置的电路原理图，图2和图3分别是本专利实施例的输出信号波形图。如图1所示，所述的第一运算放大器U1负输入端同时与第一电阻R1一端和第三电阻R3一端连接，第一运算放大器U1正输入端与公共地连接，第一运算放大器U1输出端与第三电阻R3另一端和第一电容C1一端连接。第一电阻R1另一端连接输入基准信号。在本实施例中使用第一信号源XFG1作为基准信号，产生固定频率的正弦波信号。第一运算放大器U1用作输入端信号放大作用。
所述的第二运算放大器U2正输入端与公共地连接，第二运算放大器U2负输入端分别与第二电阻R2、第五电阻R5和第三电容C3的一端连接，第二运算放大器U2输出端与第五电阻R5和第三电容C3的另一端连接。第二电阻R2另一端与第一电容的另一端连接。
所述的第三运算放大器U3正输入端与公共地连接，第三运算放大器U3负输入端与第十电阻R10和第十五电阻R15一端连接，第十电阻R10的另一端是相敏检波解调装置的信号输入端。第三运算放大器U3输出端与第十五电阻R5的另一端第五电容C5的一端连接。
所述的第七运算放大器U7正输入端与公共地连接，第七运算放大器U7负输入端与第十四电阻R14、第十六电阻R16和第八电容C8的一端连接，第七运算放大器U7输出端与第十六电阻R16和第八电容C8的另一端连接，第十四电阻R14另一端与第五电容另一端连接。
所述的模拟开关S1和第二模拟开关S2的第三输入管脚都与第二运算放大器U2的输出端连接，该第三输入管脚用于控制单刀双掷模拟开关的通断。第一模拟开关S1的第二输入端与公共地连接，第八输入管脚与第七运算放大器的输出端连接，第一模拟开关S1的输出管脚分别是第七管脚和第九管脚与第六电阻R6一端连接。
所述的第二模拟开关S2的第八输入管脚与公共地连接，第二输入管脚与第七运算放大器U7的输出端连接，第七输出管脚和第九输出管脚与第八电阻R8一端连接。
所述的第六电阻R6另一端分别与第四电阻R4的一端、第二电容C2的一端和第四运算放大器U4的正输入端连接，所述的第八电阻R8的另一端与第十二电阻R12的一端、第六电容C6的一端和第四运算放大器U4的负输入端连接。
所述的第四电阻R4的另一端和第二电容C2的另一端与公共地连接。第十二电阻R12的另一端和第六电容C6的另一端与第四运算放大器的输出端连接，同时第四运算放大器U4的输出端与第六运算放大器U6的负输入端连接。
所述的第六运算放大器U6正输入端与公共地连接，负输入端与第四运算放大器U4的输出端连接，同时与第十一电阻R11的一端连接，第十一电阻R11的另一端与第六运算放大器U6的输出端连接，第六运算放大器U6的输出端是相敏检波解调装置的输出端口。在本实施例中使用第一示波器XSC1观察电路输出结果。
所述输入信号与参考信号同相时，输出波形如图2所示，当输入信号与参考信号反相时，输出信号如图3所示。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种用于地震检波器的相敏检波解调装置，其特征在于：所述的相敏检波解调装置包括：
第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第六运算放大器、第七运算放大器、第一模拟开关、第二模拟开关、多个电阻和多个电容；所述相敏检波解调装置包含两个输入端口和一个输出端口，第一个输入端口是第一电阻的一端，第二个输入端口是第十电阻的一端，一个输出端口是第六运算放大器的输出端；
所述相敏检波解调装置利用输入信号与基准信号进行对比，当输入信号与基准信号相位相同时，输出正相直流信号，信号幅度与输入信号相同，当输入信号与基准信号相位相反时，输出负值直流信号，直流信号幅度与输入信号相同；
所述的第一运算放大器负输入端与第一电阻另一端和第三电阻一端连接，第一运算放大器正输入端与公共地连接，第一运算放大器输出端与第三电阻的另一端和第一电容一端连接；第一电阻的作为第一个输入端口的一端连接输入基准信号；
所述的第二运算放大器正输入端与公共地连接，第二运算放大器负输入端与第二电阻的一端、第五电阻的一端和第三电容的一端连接，第二运算放大器输出端与第五电阻的另一端和第三电容的另一端连接；第二电阻另一端与第一电容的另一端连接；
所述的第三运算放大器正输入端与公共地连接，第三运算放大器负输入端与第十电阻的另一端和第十五电阻一端连接，第十电阻的作为第二个输入端口的一端是相敏检波解调装置的信号输入端；第三运算放大器输出端与第十五电阻的另一端和第五电容的一端连接；
所述的第七运算放大器正输入端与公共地连接，第七运算放大器负输入端与第十四电阻的一端、第十六电阻的一端和第八电容的一端连接，第七运算放大器输出端与第十六电阻的另一端和第八电容的另一端连接，第十四电阻另一端与第五电容的另一端连接；
所述的第一模拟开关和第二模拟开关的第三输入管脚都与第二运算放大器的输出端连接，所述第三输入管脚用于控制单刀双掷模拟开关的通断；第一模拟开关的第二输入管脚与公共地连接，第八输入管脚与第七运算放大器的输出端连接，第一模拟开关的输出管脚分别是第七管脚和第九管脚与第六电阻一端连接；所述的第二模拟开关的第八输入管脚与公共地连接，第二输入管脚与第七运算放大器的输出端连接，第七输出管脚和第九输出管脚与第八电阻一端连接；
第四运算放大器的正输入端与所述的第六电阻另一端、第四电阻的一端、第二电容的一端连接，第四运算放大器的负输入端与所述的第八电阻的另一端、第十二电阻的一端、第六电容的一端连接；所述的第四电阻的另一端和第二电容的另一端与公共地连接；第四运算放大器的输出端与第十二电阻的另一端和第六电容的另一端连接，同时第四运算放大器的输出端与第六运算放大器的负输入端连接；
所述的第六运算放大器正输入端与公共地连接，负输入端与第四运算放大器的输出端连接，同时与第十一电阻的一端连接，第十一电阻的另一端与第六运算放大器的输出端连接。
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