CN1916661A - 多功能电法勘探信号发送机控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电法勘探信号发送机控制器，其由计算机系统、总线接口、波形选择寄存器、分频因子寄存器、石英晶体振荡器、分频器、时钟选择器、EPROM地址时钟生成器、EPROM地址记数器、大容量EPROM存储器组成。本发明能够产生方波、各种伪随机波形、用户自定义波形等多种波形控制信号；可控制的信号发送机发送信号的波形复杂度高，波形的频率范围大，波形频率以线性递增，波形控制信号的类型和频率可以人工选择，也可自动选择。
Description
技术领域
本发明涉及一种地球物理勘探设备，尤其是涉及一种电法勘探信号发送机发送信号波形控制设备。
背景技术
现有的电法勘探信号发送机发送信号的波形所需要的控制信号有从内部产生和外部产生两种方法。从发送机内部产生波形控制信号具有如下缺点：<1>由于波形控制信号的频率范围和波形是固定的，发送机能够发送的波形和频率范围也是固定的，无法根据实际需要或新的情况变化；<2>由于发送机只能发送固定波形和频率的信号，发送机的功能是固定的，无法满足新的勘探要求；<3>限制了发送机的自动保护能力，由于发送机在运行过程中既要产生波形控制信号，又要测量发送电流和发送电压，同时要对过流、过压、过热进行保护，波形控制信号的产生和过流过压保护都要求很高的实时性，两者难以同时兼顾：在保证发送波形的频率精度的情况下，发送机保护的实时性大大下降，导致发送机保护不及时而容易损坏；<4>由于发送机的功能是固定的，不能满足新的勘探要求，发送机面临过早淘汰的问题。利用外部专门的控制器从信号发送机外部产生波形控制信号来控制信号发送机发送信号的波形和频率具有下列优点：<1>信号发送机发送信号的频率和波形由外部的控制器控制，只要改变外部控制器的功能，就能够改变信号发送机的功能，而控制器的成本比发送机低得多，改变控制器功能也比改变信号发送机功能容易，因此，不需要改动信号发送机本身结构，就能通过控制器改变信号发送机的功能，满足当前和今后电法勘探的需要，信号发送机不会因为电法勘探要求新的信号频率范围和波形而遭淘汰；<2>信号发送机微控制器的资源完全用在信号发送机工作参数测量和信号发送机保护中，有效提高了信号发送机保护的实时性，从而提高了信号发送机的保护能力；<3>一台信号发送机控制器可控制各种功率、不同勘探需求的信号发送机，灵活性强，同时成本低。当前，信号发送机控制器产品有美国ZONGE Engineering & Research Organization生产的XMT-32，用于控制该公司生产的各种信号发送机。XMT-32控制器可产生两种波形控制信号，为50％和100％占空比的方波。分别用于时间域和频率域电法勘探。频率范围为1/1024Hz-8192Hz，以2n指数递增。由于XMT-32控制器只能为50％和100％占空比的方波提供控制信号，不能为伪随机信号波形和其它用户自定义波形提供控制信号，满足不了当前电法勘探技术要求发送机能够发送特殊波形的要求。此外，XMT-32控制器输出的波形控制信号的频率按2n指数递增，频率分辨率不高，无法满足当前电法勘探对频率分辨率的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可产生多种波形控制信号，且波形的频率范围大，频率分辨率高的多功能电法勘探信号发送机控制器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
采用两路波形控制信号驱动发送机逆变器；其中的一路控制逆变器输出电流的方向，控制信号为高时逆变器正向输出，为低时逆变器反向输出；另一路控制逆变器的导通和关断，控制信号为低时逆变器导通，为高时逆变器关闭。在两路控制信号的控制下，发送机逆变器有三种工作状态，正向供电、反向供电和停止供电。根据发送机的发送波形对两路控制信号的时序进行设计，可输出满足电法勘探要求的各种控制信号。对于每一种发送信号波形，相应的有两种控制信号波形。
控制信号波形保存在存储容量≥256KB(优选≥512KB)的大容量E PROM存储器中。
本发明硬件由计算机系统(优选嵌入式计算机系统)或单片机系统、总线接口、波形选择寄存器、分频因子寄存器、石英晶体振荡器、分频器、时钟选择器、EPROM地址时钟生成器、EPROM地址记数器、大容量EPROM存储器组成。
所述计算机系统或单片机系统与总线接口通过总线双向连接，所述总线接口与波形选择寄存器和分频因子寄存器双向连接；所述波形选择寄存器用于选择输出的波形控制信号，其输出端与大容量EPROM的高位地址线连接；所述分频因子寄存器输出端与EPROM地址时钟生成器的计数值输入端连接；EPROM地址时钟生成器的输出端与EPROM地址计数器的时钟输入端连接；EPROM计数器的输出端与大容量EPROM存储器的低位地址输入端连接；石英晶体振荡器的输出端与分频器和时钟选择器的输入端连接，分频器的输出端与时钟选择器的输入端连接，时钟选择器的输出端与EPROM地址时钟生成器的输入端连接；由于时钟选择器的输入为石英晶体振荡器的输出和对石英晶体振荡器的输出信号进行分频后的输出，EPROM地址时钟生成器的时钟频率为石英晶体振荡器的频率和分频器输出的时钟频率，扩展了控制器波形输出的频率范围。
在用户的操作下，计算机系统或单片机系统通过总线接口电路控制波形控制信号的类型，向波形选择寄存器写入数值选择要输出的波形，向分频因子寄存器写入数值和向时钟选择器输入控制信号选择波形控制信号的频率。
组成本发明之多功能电法勘探信号发送机控制器的计算机系统或单片机系统和其它器件均可从现有公知技术中选用，市场上均有销售。
本发明能够产生多种波形控制信号，包括方波、各种伪随机波形、用户自定义波形，以满足电法勘探目前和今后的需求。可控制的信号发送机发送信号的波形复杂度高，波形的频率范围大，波形频率以线性递增，可满足当前电法勘探对频率分辨率高的需求；波形控制信号的类型和频率可以人工选择，也可自动选择。
附图说明
图1是电法勘探信号发送机发送信号、供电方向控制信号和供电控制信号时序图；
图2是本发明一实施例的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1，从上到下的波形分别为电法勘探信号发送机发送信号、供电方向控制信号、供电控制信号。对于供电方向控制信号和供电控制信号，纵座标的1表示高电平，0表示低电平。对于发送信号，纵座标的1表示正向供电，0表示停止供电，-1表示反向供电。当供电方向控制信号为高电平时，发送机正向供电；当供电方向控制信号为低电平时，发送机反向供电；当供电控制信号为低电平时，信号发送机处于供电状态；当供电控制信号为高电平时，信号发送机处于停止供电状态。因此，在供电方向控制信号和供电控制信号的共同控制下，信号发送机可执行正向供电、反向供电和停止供电，从而产生电法勘探需要的各种波形。
控制信号波形保存在512KB的大容量EPROM存储器中。由于每种控制信号只有两种状态，两种控制信号共有四种状态，用EPROM存储器中的每个字节的两位表示即可。在时钟的控制下，将EPROM存储器中的内容顺次读出，每次输出8位，以其中的两位作为发送机控制信号，其余6位备用。
参照图2，本实施例包括PC/104嵌入式计算机系统1与PC/104总线接口2通过PC/104总线121双向连接，PC/104总线接口2与波形选择寄存器3和分频因子寄存器4双向连接；波形选择寄存器3为8位寄存器，低7位有效，用来选择输出的波形控制信号，波形选择寄存器3的输出端与512KB EPROM的高7位地址线连接；分频因子寄存器4决定波形控制信号的频率，其输出与EPROM地址时钟生成器8的输入端连接；分频因子寄存器4为16位寄存器，低12位有效，EPROM地址时钟生成器8为12位自动加载计数器，计数器初值为分频因子寄存器4内容；EPROM地址时钟生成器8的输出端与EPROM地址计数器9的输入端连接，EPROM地址计数器9的为12位二进制计数器，计数范围为每个波形采样点的个数，为4096；EPROM计数器9的输出端与512KB EPROM 10的低12位地址输入端连接；512KB EPROM的高7位地址由波形选择寄存器3决定，低12位地址由EPROM地址计数器9的计数输出决定；石英晶体振荡器5的输出端与1/256分频器6和时钟选择器7的输入端连接，1/256分频器6的输出端与时钟选择器7的输入端连接，时钟选择器7的输出为EPROM地址时钟生成器8的时钟信号；由于时钟选择器7的输入为石英晶体振荡器5的输出和对石英晶体振荡器5的输出信号进行1/256分频后的输出，EPROM地址时钟生成器8的时钟频率为石英晶体振荡器5的频率或1/256分频器6输出的时钟频率，扩展了控制器控制波形输出的频率范围；石英晶体振荡器的频率为1.024MHz，EPROM地址时钟生成器输出的时钟信号最高频率512KHz，控制器输出控制波形的最高频率为256KHz，满足电法勘探要求；分频器的分频因子为256，EPROM地址时钟生成器的分频因子为4096，每个波形的采样点数为4096点；输出控制波形的最低频率为0.0000596Hz，满足电法勘探要求(也可以选择其它参数，达到更高或更低的控制波形频率)。
在用户的操作下，PC/104嵌入式计算机系统1通过PC/104总线接口电路2控制波形控制信号的类型和频率，向波形选择寄存器3写入数值选择要输出的波形，向分频因子寄存器4写入数值和向时钟选择器输入控制信号7选择波形控制信号频率。
本实施例能够产生方波、各种伪随机波形、用户自定义波形等多种波形控制信号，通过8位波形选择寄存器可控制电法勘探发送机输出多达128种波形；可控制的发送机波形的复杂度高，每个波形有4096个采样点；波形的频率范围大，从10-3Hz到256KHz；波形频率以线性递增，可完全满足当前电法勘探对频率分辨率高的需求。波形控制信号的类型和频率既可以人工选择，又可以自动选择。
必须指出，上述实施例只是本发明的实施方式之一，不能据此限定本发明的保护范围，其它等同实施方式，或仅改用不同器件、参数，仍属本发明的保护范围。
Claims (5)
1、一种多功能电法勘探信号发送机控制器，其特征在于，它由计算机系统或单片机系统、总线接口、波形选择寄存器、分频因子寄存器、石英晶体振荡器、分频器、时钟选择器、EPROM地址时钟生成器、EPROM地址记数器、大容量EPROM存储器组成，所述计算机系统或单片机系统与总线接口通过总线双向连接，所述总线接口与波形选择寄存器和分频因子寄存器双向连接，所述波形选择寄存器输出端与大容量EPROM的高位地址线连接，所述分频因子寄存器输出端与EPROM地址时钟生成器的计数值输入端连接，EPROM地址时钟生成器的输出端与EPROM地址计数器的时钟输入端连接，EPROM计数器的输出端与大容量EPROM存储器的低位地址输入端连接，石英晶体振荡器的输出端与分频器和时钟选择器的输入端连接，分频器的输出端与时钟选择器的输入端连接，时钟选择器的输出端与EPROM地址时钟生成器的输入端连接；
所述大容量E PROM存储器的存储容量≥256KB。
2、根据权利要求1所述的多功能电法勘探信号发送机控制器，其特征在于，所述计算机系统为嵌入式计算机系统。
3、根据权利要求1或2所述的多功能电法勘探信号发送机控制器，其特征在于，所述波形选择寄存器为8位寄存器。
4、根据权利要求1或2所述的多功能电法勘探信号发送机控制器，其特征在于，所述分频因子寄存器为16位寄存器。
5、根据权利要求1或2所述的多功能电法勘探信号发送机控制器，其特征在于，所述EPROM地址时钟生成器为12位自动加载计数器。
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