CN108919364B - 一种强电磁干扰环境下的测深装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强电磁干扰环境下的测深装置，包括测深器上盖、测深器外壳、转轴、固定锁、控制装置、发射装置、接收装置、电能装置，所述测深器上盖下侧设置有所述测深器外壳，所述测深器外壳后侧设置有所述转轴，所述测深器上盖前侧设置有所述固定锁，所述测深器外壳内部上表面设置有所述控制装置，所述测深器上盖内侧设置有所述发射装置。有益效果在于：本发明利用扩频通信技术进行信号调理，可以在强电磁干扰环境下进行电磁测深操作，通过内置的太阳能电池板可以进行自充电操作，并且可以通过外接电源进行充电操作，使装置小型化、轻便化，通过设置的多种接口可以满足不同设备的连接需求，装置间可以配合使用，拓展了测量的适用领域。

Description

一种强电磁干扰环境下的测深装置

技术领域

本发明涉及电磁测深领域，特别是涉及一种强电磁干扰环境下的测深装置。

背景技术

强电磁干扰的压制与分离是电磁测深的重要研究方向，也是国际研究前沿之一。但随着勘探深度的进一步提高和对勘探数据高精度的要求，现有的方法技术还是难以满足社会需求和国家资源战略的发展需要，在一些领域仍需要深入的研究，主要表现在以下几个方面:

1、电磁强干扰的压制与分离

电磁测深法是以地壳中岩、矿石的导电性和导磁性差异为主要物质基础，利用多种频率的谐变电磁场作为激励场，根据电磁感应原理观测、研究电磁场空间和时间分布规律，寻找地下良导矿体或解决其他地质问题的一组方法技术。电磁测深的观测端观测信号的纯净性显得尤为重要，因为观测端的有用信号本身非常微弱，野外实测信号更是不可避免地会受到各种噪声的污染，尤其是在矿集区，随处可见的高压电网、通信电缆、广播电台、信号发射塔、各种金属管网和用于矿山开采的大功率直流电机等各种噪声严重的影响了电磁信号的采集，电磁测深数据质量受到的影响非常大，寻找一种更高效、更简便的噪声压制与分离方法一直是地球物理勘探工作者不懈努力的动力，也是相关科研人员面临的科研难题；

2、小功率、便携式电磁发射机

地质资源的勘探往往在一些比较偏远的地方，而为了提高接收端信号的信噪比，通常会加大发射端的发射功率。发射功率变大后，会导致发射机的体积和重量大大增加，这不但增加了野外勘探的勘探时间和成本，而且大大降低了勘探效率。所以研究小功率、便携式的电磁发射机就显得尤为必要；

3、多通道的电磁数据采集站

高精度、高灵敏度、大动态范围的多通道电磁数据采集装置也是亟待解决的难题之一；

对比申请号为201210438937.8的中国专利，公开了一种为音频大地电磁法在野外实际工作中克服高压输电线引起的电磁干扰，从而增强信噪比，提高获取的原始数据质量的工作方法。包括以下步骤；1、在距离测点约10km处设置一个参考站，放置仪器用来测量天然电磁场的的原始磁场信号和电场信号；2、在高压线附近的测点上放置N-2（N>3）台电道采集站采集该点处的电场信号；3、在垂直距离高压输电线约300m测点处放置一台磁道采集站，采集磁场信号和电场信号；4、打开步骤2和步骤3中的N-1个测点上的仪器设备进行测量；5、记录并保存获取的时间序列数据；6、处理得到视电阻率及阻抗相位数据。上述专利采用多级布置以抵消干扰，但是设备众多，操作复杂，检测过程中误差无法控制，对比申请号为201510998309.9的中国专利，公开了一种电磁勘探方法和装置，其中，该方法包括：在宽线观测区内二维测线的两侧，布设平行测线，其中，平行测线位于第一激发源和第二激发源之间；对第一激发源进行激发，获取二维测线上的第一测点所观测到的第一信号，获取平行测线上与第一测点对应的第二测点所观测到的第二信号；对第二激发源进行激发，获取第一测点所观测到的第三信号，和第二测点所观测到的第四信号；对第一信号和第二信号进行信号加权叠加，对第三信号和第四信号进行信号加权叠加，分别作为第一激发源和第二激发源对第一测点的单点单次观测信号。上述专利采用多级激发操作以提高信号准确程度，但是仍无法对外界干扰进行消除，因此要设计一种新的设备，本发明利用扩频技术强大的抗干扰能力，可以在强电磁干扰环境下进行电磁测深操作，通过内置的太阳能电池板可以进行自充电操作，并且可以通过外接电源进行充电操作，通过设置的多种接口可以满足不同设备的连接需求。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种强电磁干扰环境下的测深装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种强电磁干扰环境下的测深装置，包括测深器上盖、测深器外壳、转轴、固定锁、控制装置、发射装置、接收装置、电能装置，所述测深器上盖下侧设置有所述测深器外壳，所述测深器外壳后侧设置有所述转轴，所述测深器上盖前侧设置有所述固定锁，所述测深器外壳内部上表面设置有所述控制装置，所述测深器上盖内侧设置有所述发射装置，所述发射装置前侧设置有所述接收装置，所述测深器外壳内部下表面设置有所述电能装置，所述控制装置包括控制盒、芯片板、电源开关、控制芯片、数字键盘、键盘控制芯片、显示屏、显示驱动芯片、通用串行总线、网线端口座、内存芯片、中央处理芯片，所述电源开关的型号为KCD6，所述控制芯片的型号为IC697CPM790，所述数字键盘的型号为96AB2-102-R，所述键盘控制芯片的型号为ADP5587ACPZ，所述显示屏的型号为M077C，所述显示驱动芯片的型号为ME2604，所述通用串行总线的型号为MINI1011PIN，所述网线端口座的型号为RM3-Y1GAN91A，所述内存芯片的型号为RIPJAWS4DDR4-2400，所述中央处理芯片的型号为I9-7980，所述发射装置包括发射器连接座、发射器固定架、控制线、发射器外壳、磁场发生器、扩频芯片、发射器，所述磁场发生器的型号为SKS-0805，所述扩频芯片的型号为SiT9002，所述接收装置包括磁场传感器、载波收发器芯片、调制解调器，所述磁场传感器的型号为HMR3500，所述载波收发器芯片的型号为LM1893N，所述调制解调器的型号为AD5700BCPZ，所述电能装置包括太阳能电池片、电流控制芯片、整流二极管、锂电池、电源插座，所述太阳能电池片的型号为YT-5.5V38-86，所述电流控制芯片的型号为PT2210，所述整流二极管的型号为R4000F，所述锂电池的型号为18650-2200MAH，所述测深器外壳内部上表面设置有所述控制盒，所述控制盒内部下表面设置有所述芯片板，所述芯片板上侧设置有所述控制芯片、所述键盘控制芯片、所述显示驱动芯片、所述内存芯片、所述中央处理芯片、所述扩频芯片、所述载波收发器芯片、所述电流控制芯片，所述控制盒上侧设置有所述电源开关，所述电源开关后侧设置有所述数字键盘，所述电源开关一侧设置有所述显示屏，所述控制盒一侧设置有所述网线端口座，所述网线端口座一侧设置有所述通用串行总线，所述通用串行总线后侧设置有所述发射器固定架，所述发射器固定架后侧设置有所述发射器连接座，所述发射器连接座上侧设置有所述控制线，所述发射器固定架内侧设置有所述发射器外壳，所述发射器外壳内部后侧设置有所述磁场发生器，所述发射器外壳内部前侧设置有所述发射器，所述发射器一侧设置有所述磁场传感器，所述磁场传感器后侧设置有所述调制解调器，所述测深器上盖上侧设置有所述太阳能电池片，所述测深器外壳内部下表面设置有所述整流二极管，所述整流二极管一侧设置有所述锂电池，所述测深器外壳一侧设置有所述电源插座，所述控制芯片与所述电源开关、所述数字键盘、所述键盘控制芯片、所述显示屏、所述显示驱动芯片、所述通用串行总线、所述网线端口座、所述内存芯片、所述中央处理芯片、所述磁场发生器、所述扩频芯片、所述发射器、所述磁场传感器、所述载波收发器芯片、所述调制解调器、所述太阳能电池片、所述电流控制芯片、所述整流二极管、所述锂电池通过电连接。

本实施例中，所述芯片板与所述控制芯片、所述键盘控制芯片、所述显示驱动芯片、所述内存芯片、所述中央处理芯片、所述扩频芯片、所述载波收发器芯片、所述电流控制芯片通过焊接连接。

本实施例中，所述转轴与所述测深器上盖、所述测深器外壳通过螺钉紧固相连。

本实施例中，所述控制盒与所述芯片板、所述电源开关、所述数字键盘、所述显示屏通过螺钉紧固相连。

本实施例中，所述测深器外壳与所述通用串行总线、所述网线端口座、所述发射器固定架、所述整流二极管、所述锂电池、所述电源插座通过螺钉紧固相连。

本实施例中，所述发射器外壳与所述发射器固定架通过卡槽连接。

本实施例中，所述测深器外壳与所述发射器连接座通过螺钉紧固相连。

本实施例中，所述发射器外壳与所述发射器连接座通过所述控制线连接。

本实施例中，所述发射器外壳与所述磁场发生器、所述发射机、所述磁场传感器通过螺钉紧固相连。

本实施例中，所述磁场发生器与所述调制解调器通过螺钉紧固相连，所述测深器上盖与所述固定锁通过螺钉紧固连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明可以在强电磁干扰环境下进行电磁测深操作，利用通信中的扩频技术来抵抗强电磁干扰、提高接收信息的信噪比；

2、本装置通过内置的太阳能电池板可以进行自充电操作，从而使装置尽可能的脱离附带电源或发电机，大大减轻测量装备的重量，从而使设备小型化、轻便化，；

3、本装置在无法进行太阳能充电时可以通过外接电源进行充电操作，装置充电的方式更加多样，从而增加装置使用的灵活性，减小用户的使用难度，提高用户的满意度；

4、本装置通过设置的多种接口可以满足不同设备的连接需求，从而装置可以与不同的设备连接；提高装置的适用范围，进一步提高装置的实用性；

5、本装置可以单独进行分时段发送、接受信号，亦可将两台或多台装置同时进行发送、接受信号，以达到多源发送信号、多通道接受信号，从而使装置使用更灵活多变，以适应不同的地形地况测量。

附图说明

图1是本发明所述一种强电磁干扰环境下的测深装置的关闭状态主视结构示意图；

图2是本发明所述一种强电磁干扰环境下的测深装置的关闭状态主视图；

图3是本发明所述一种强电磁干扰环境下的测深装置的关闭状态右视图；

图4是本发明所述一种强电磁干扰环境下的测深装置的关闭状态俯视图；

图5是本发明所述一种强电磁干扰环境下的测深装置的打开状态主视图；

图6是本发明所述一种强电磁干扰环境下的测深装置的打开状态右视图；

图7是本发明所述一种强电磁干扰环境下的测深装置的打开状态俯视图；

图8是本发明所述一种强电磁干扰环境下的测深装置的发射器俯视结构示意图；

图9是本发明所述一种强电磁干扰环境下的测深装置的芯片板俯视图；

图10是本发明所述一种强电磁干扰环境下的测深装置的关闭状态轴侧示图；

图11是本发明所述一种强电磁干扰环境下的测深装置的打开状态轴侧示图；

图12是本发明所述一种强电磁干扰环境下的测深装置的电路结构流程框图。

附图标记说明如下：

1、测深器上盖；2、测深器外壳；3、转轴；4、固定锁；5、控制装置；6、控制盒；7、芯片板；8、电源开关；9、控制芯片；10、数字键盘；11、键盘控制芯片；12、显示屏；13、显示驱动芯片；14、通用串行总线；15、网线端口座；16、内存芯片；17、中央处理芯片；18、发射装置；19、发射器连接座；20、发射器固定架；21、控制线；22、发射器外壳；23、磁场发生器；24、扩频芯片；25、发射器；26、接收装置；27、磁场传感器；28、载波收发器芯片；29、调制解调器；30、电能装置；31、太阳能电池片；32、电流控制芯片；33、整流二极管；34、锂电池；35、电源插座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图12所示，一种强电磁干扰环境下的测深装置，包括测深器上盖1、测深器外壳2、转轴3、固定锁4、控制装置5、发射装置18、接收装置26、电能装置30，测深器上盖1下侧设置有测深器外壳2，测深器外壳2后侧设置有转轴3，测深器上盖1前侧设置有固定锁4，测深器外壳2内部上表面设置有控制装置5，控制装置5作用在于实现本装置的电控功能，测深器上盖1内侧设置有发射装置18，发射装置18作用在于实现本装置的信号发射功能，发射装置18前侧设置有接收装置26，接收装置26作用在于实现本装置的信号接收功能，测深器外壳2内部下表面设置有电能装置30，电能装置30作用在于实现本装置的电能管理功能，控制装置5包括控制盒6、芯片板7、电源开关8、控制芯片9、数字键盘10、键盘控制芯片11、显示屏12、显示驱动芯片13、通用串行总线14、网线端口座15、内存芯片16、中央处理芯片17，中央处理芯片17作用在于对接收信号进行计算处理，发射装置18包括发射器连接座19、发射器固定架20、控制线21、发射器外壳22、磁场发生器23、扩频芯片24、发射器25，接收装置26包括磁场传感器27、载波收发器芯片28、调制解调器29，电能装置30包括太阳能电池片31、电流控制芯片32、整流二极管33、锂电池34、电源插座35，测深器外壳2内部上表面设置有控制盒6，控制盒6内部下表面设置有芯片板7，芯片板7上侧设置有控制芯片9、键盘控制芯片11、显示驱动芯片13、内存芯片16、中央处理芯片17、扩频芯片24、载波收发器芯片28、电流控制芯片32，控制盒6上侧设置有电源开关8，电源开关8后侧设置有数字键盘10，电源开关8一侧设置有显示屏12，显示屏12作用在于显示探测信号，控制盒6一侧设置有网线端口座15，网线端口座15一侧设置有通用串行总线14，通用串行总线14后侧设置有发射器固定架20，发射器固定架20后侧设置有发射器连接座19，发射器连接座19上侧设置有控制线21，发射器固定架20内侧设置有发射器外壳22，发射器外壳22内部后侧设置有磁场发生器23，发射器外壳22内部前侧设置有发射器25，发射器25一侧设置有磁场传感器27，磁场传感器27后侧设置有调制解调器29，测深器上盖1上侧设置有太阳能电池片31，测深器外壳2内部下表面设置有整流二极管33，整流二极管33一侧设置有锂电池34，锂电池34作用在于储存电能，测深器外壳2一侧设置有电源插座35，控制芯片9与电源开关8、数字键盘10、键盘控制芯片11、显示屏12、显示驱动芯片13、通用串行总线14、网线端口座15、内存芯片16、中央处理芯片17、磁场发生器23、扩频芯片24、发射器25、磁场传感器27、载波收发器芯片28、调制解调器29、太阳能电池片31、电流控制芯片32、整流二极管33、锂电池34通过电连接，电连接的作用在于实现本装置的电控功能。

本实施例中，芯片板7与控制芯片9、键盘控制芯片11、显示驱动芯片13、内存芯片16、中央处理芯片17、扩频芯片24、载波收发器芯片28、电流控制芯片32通过焊接连接。

本实施例中，转轴3与测深器上盖1、测深器外壳2通过螺钉紧固相连。</p><p>本实施例中，控制盒6与芯片板7、电源开关8、数字键盘10、显示屏12通过螺钉紧固相连。

本实施例中，测深器外壳2与通用串行总线14、网线端口座15、发射器固定架20、整流二极管33、锂电池34、电源插座35通过螺钉紧固相连。

本实施例中，发射器外壳22与发射器固定架20通过卡槽连接。

本实施例中，测深器外壳2与发射器连接座19通过螺钉紧固相连。

本实施例中，发射器外壳22与发射器连接座19通过控制线21连接。

本实施例中，所述发射器外壳22与磁场发生器23、发射器25、磁场传感器27。

本实施例中，磁场发生器23与调制解调器29通过螺钉紧固相连，测深器上盖1与固定锁4通过螺钉紧固连接。

使用方式：操作人员通过固定锁4打开本装置，太阳能电池片31接收太阳能传输到电流控制芯片32转换为稳定电流传输到整流二极管33转换为直流电传输到锂电池34进行电能储存，操作人员也可以通过电源插座35连接电源线进行充电操作，将测深器上盖1与测深器外壳2打开，通过打开电源开关8使锂电池34对控制芯片9供电，控制芯片9通电之后控制显示驱动芯片13启动显示屏12显示本装置的探测参数以及本装置的运行状态，操作人员可以通过通用串行总线14与网线端口座15连接外置探测设备，操作人员可以通过数字键盘10对控制芯片9输入控制信号对本装置进行控制，控制芯片9控制磁场发生器23发出信号，磁场发生器23将信号传输到发射器25进行扩频操作之后进而传输到调制解调器29对信号进行调频操作，经过调频之后的信号传输到发射器25进行发射，接收信号时，磁场传感器27接收反射信号进行转换之后传输到调制解调器29进行解频操作，解频之后的信号传输到载波收发器芯片28，载波收发器芯片28将接收信号进行转换并传输到控制芯片9，控制芯片9将信号传输到中央处理芯片17进行计算处理并将信号传输到控制芯片9，控制芯片9将信号传输到内存芯片16进行储存，控制芯片9控制显示驱动芯片13启动显示屏12显示探测数据，操作人员可以通过通用串行总线14连接外置设备进行数据输入，操作人员可以通过网线端口座15连接外置信号传输设备进行信号输入。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本发明中所描述芯片型号不限于所述型号，而应包含同类其他芯片型号。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种强电磁干扰环境下的测深装置，其特征在于：包括测深器上盖（1）、测深器外壳（2）、转轴（3）、固定锁（4）、控制装置（5）、发射装置（18）、接收装置（26）、电能装置（30），所述测深器上盖（1）下侧设置有所述测深器外壳（2），所述测深器外壳（2）后侧设置有所述转轴（3），所述测深器上盖（1）前侧设置有所述固定锁（4），所述测深器外壳（2）内部上表面设置有所述控制装置（5），所述测深器上盖（1）内侧设置有所述发射装置（18），所述发射装置（18）前侧设置有所述接收装置（26），所述测深器外壳（2）内部下表面设置有所述电能装置（30），所述控制装置（5）包括控制盒（6）、芯片板（7）、电源开关（8）、控制芯片（9）、数字键盘（10）、键盘控制芯片（11）、显示屏（12）、显示驱动芯片（13）、通用串行总线（14）、网线端口座（15）、内存芯片（16）、中央处理芯片（17），所述发射装置（18）包括发射器连接座（19）、发射器固定架（20）、控制线（21）、发射器外壳（22）、磁场发生器（23）、扩频芯片（24）、发射器（25），所述接收装置（26）包括磁场传感器（27）、载波收发器芯片（28）、调制解调器（29），所述电能装置（30）包括太阳能电池片（31）、电流控制芯片（32）、整流二极管（33）、锂电池（34）、电源插座（35），所述测深器外壳（2）内部上表面设置有所述控制盒（6），所述控制盒（6）内部下表面设置有所述芯片板（7），所述芯片板（7）上侧设置有所述控制芯片（9）、所述键盘控制芯片（11）、所述显示驱动芯片（13）、所述内存芯片（16）、所述中央处理芯片（17）、所述扩频芯片（24）、所述载波收发器芯片（28）、所述电流控制芯片（32），所述控制盒（6）上侧设置有所述电源开关（8），所述电源开关（8）后侧设置有所述数字键盘（10），所述电源开关（8）一侧设置有所述显示屏（12），所述控制盒（6）一侧设置有所述网线端口座（15），所述网线端口座（15）一侧设置有所述通用串行总线（14），所述通用串行总线（14）后侧设置有所述发射器固定架（20），所述发射器固定架（20）后侧设置有所述发射器连接座（19），所述发射器连接座（19）上侧设置有所述控制线（21），所述发射器固定架（20）内侧设置有所述发射器外壳（22），所述发射器外壳（22）内部后侧设置有所述磁场发生器（23），所述发射器外壳（22）内部前侧设置有所述发射器（25），所述发射器（25）一侧设置有所述磁场传感器（27），所述磁场传感器（27）后侧设置有所述调制解调器（29），所述测深器上盖（1）上侧设置有所述太阳能电池片（31），所述测深器外壳（2）内部下表面设置有所述整流二极管（33），所述整流二极管（33）一侧设置有所述锂电池（34），所述测深器外壳（2）一侧设置有所述电源插座（35），所述控制芯片（9）与所述电源开关（8）、所述数字键盘（10）、所述键盘控制芯片（11）、所述显示屏（12）、所述显示驱动芯片（13）、所述通用串行总线（14）、所述网线端口座（15）、所述内存芯片（16）、所述中央处理芯片（17）、所述磁场发生器（23）、所述扩频芯片（24）、所述发射器（25）、所述磁场传感器（27）、所述载波收发器芯片（28）、所述调制解调器（29）、所述太阳能电池片（31）、所述电流控制芯片（32）、所述整流二极管（33）、所述锂电池（34）通过电连接。

2.根据权利要求1所述的一种强电磁干扰环境下的测深装置，其特征在于：所述芯片板（7）与所述控制芯片（9）、所述键盘控制芯片（11）、所述显示驱动芯片（13）、所述内存芯片（16）、所述中央处理芯片（17）、所述扩频芯片（24）、所述载波收发器芯片（28）、所述电流控制芯片（32）通过焊接连接。

3.根据权利要求1所述的一种强电磁干扰环境下的测深装置，其特征在于：所述转轴（3）与所述测深器上盖（1）、所述测深器外壳（2）通过螺钉紧固相连。

4.根据权利要求1所述的一种强电磁干扰环境下的测深装置，其特征在于：所述控制盒（6）与所述芯片板（7）、所述电源开关（8）、所述数字键盘（10）、所述显示屏（12）通过螺钉紧固相连。

5.根据权利要求1所述的一种强电磁干扰环境下的测深装置，其特征在于：所述测深器外壳（2）与所述通用串行总线（14）、所述网线端口座（15）、所述发射器固定架（20）、所述整流二极管（33）、所述锂电池（34）、所述电源插座（35）通过螺钉紧固相连。

6.根据权利要求1所述的一种强电磁干扰环境下的测深装置，其特征在于：所述发射器外壳（22）与所述发射器固定架（20）通过卡槽连接。

7.根据权利要求1所述的一种强电磁干扰环境下的测深装置，其特征在于：所述测深器外壳（2）与所述发射器连接座（19）通过螺钉紧固相连。

8.根据权利要求1所述的一种强电磁干扰环境下的测深装置，其特征在于：所述发射器外壳（22）与所述发射器连接座（19）通过所述控制线（21）连接。

9.根据权利要求1所述的一种强电磁干扰环境下的测深装置，其特征在于：所述发射器外壳（22）与磁场发生器（23）、发射器（25）、磁场传感器（27）通过螺钉紧固相连。

10.根据权利要求1所述的一种强电磁干扰环境下的测深装置，其特征在于：所述磁场发生器（23）与调制解调器（29）通过螺钉紧固相连，所述测深器上盖（1）与所述固定锁（4）通过螺钉紧固连接。