CN205003299U - 一种智能高精度质子磁力仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及地质勘探领域，并公开了一种智能高精度质子磁力仪，包括：测量探头，且所述测量探头依次通过LC谐振选频电路、高频滤波电路、信号放大单元电路、整形电路、频率测量电路与一主控制器相连；本智能高精度质子磁力仪中通过测量探头信号先进行LC谐振滤波，放大了有用信号，抑制了噪音信号；再采用高频滤波器，滤除了探头接收到的无线电高频干扰噪音；并且通过超低噪音的场效应管对信号进行放大，对比传统的集成运放，使信号的信噪比得到大大的改善；以及过选频放大，放大有用信号，大大削弱大噪音信号，充分保证了测量数据的准确性和稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种地质勘探设备，尤其涉及一种智能高精度质子磁力仪。
背景技术
公知技术中，质子磁力仪可以矿产资源探测，含油、气盆地构造探测，工程和环境勘探，地下埋藏物和管线探测，地震和火山前兆观测，考古，对物质磁性的高精度测量等等，属于高精度磁法勘探，隶属书地球物理勘探(简称“物探”)的一种方法，其既可以通过自然界的岩石和矿石具有不同磁性，可以产生各不相同的磁场，它使地球磁场在局部地区发生变化，出现地磁异常，利用磁力仪发现和研究这些磁异常，进而可以寻找磁性矿体和研究地质构造。同时也可以检测某地区的磁场变化来研究地震、火山的预测！
目前，国内的质子磁力仪的在数据的稳定性和测量范围的设计存在非常大的问题，主要有以下两点：
(1)由于质子磁力仪输出信号极其微弱，很容易受噪音信号干扰，目前国产的质子磁力仪在前级测量时，都混入较大的干扰信号，后通过锁相环的方式弥补，虽然能大致测出磁场信号，但测量结果往往数据跳动较大，不稳定，无法达到准确测量的目的。
(2)为提高数据测量的稳定性，锁相环往往设置的跟踪频率较窄，致使磁力仪测量范围较窄，去不同地方测量，当磁场强度变化较大时，往往需要重新设置电路参数，给用户带来很大的不便。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种智能高精度质子磁力仪，以解决了传统采用锁相环时，测量数据波动大，测量精度不高、测量数据稳定性差的技术问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种智能高精度质子磁力仪，包括：测量探头，且所述测量探头依次通过LC谐振选频电路、高频滤波电路、信号放大单元电路、整形电路、频率测量电路与一主控制器相连。
进一步，所述信号放大单元电路包括：与高频滤波电路的输出端相连的低噪音放大电路，与该低噪音放大电路的输出端相连的精密放大电路，以及所述精密放大电路通过带通滤波放大电路与整形电路的输入端相连。
进一步，所述LC谐振选频电路包括：第一级滤波子电路，所述第一级滤波子电路与测量探头中的电感构成LC谐振选频网络，其中所述第一级滤波子电路包括若干并联的选频电容，且各选频电容分别通过相应的开关进行选频控制；以及所述LC谐振选频电路还包括：与所述LC谐振选频网络的输出端相连的第一级放大电路，且通过该第一级放大电路与高频滤波电路的输入端相连。
进一步，所述低噪音放大电路采用场效应管放大电路；所述精密放大电路采用精密差分放大电路；所述带通滤波放大电路采用COMS双二阶通用开关电容有源滤波器；所述整形电路采用施密特触发器；以及所述频率测量电路采用由CPLD构成的频率测量电路。
进一步，所述主控制器还连接有人机界面、数据存储模块和GPS模块。
进一步，所述主控制器还连接有无线通讯模块，该无线通讯模块包括：蓝牙、3G模块、4G模块、GPRS模块、CDMA模块和WiFi模块。
本实用新型的有益效果是：
一、使用范围广，即本智能高精度质子磁力仪可测量20000-120000nT的磁场信号，因此无需调整在地球的每个角落都可测量。
二、数据准确稳定：即测量探头信号先进行LC谐振滤波，放大了有用信号，抑制了噪音信号；再采用高频滤波器，滤除了探头接收到的无线电高频干扰噪音；并且通过超低噪音的场效应管对信号进行放大，对比传统的集成运放，使信号的信噪比得到大大的改善；以及过选频放大，放大有用信号，大大削弱大噪音信号，充分保证了测量数据的准确性和稳定性。
三、测量精度高，即分辨率可以达到0.01nT,灵敏度达到0.05nT，绝对精度位±0.2nT。
四、智能化程度高，即搭载了无线通讯模块可以进远程高速数据传输、仪器远程控制，在野外基站测量时候可以提醒电量、坐标等信息。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1示出了本实用新型的智能高精度质子磁力仪的原理框图；
图2示出了信号放大单元电路的原理框图；
图3示出了LC谐振选频电路的电路原理图。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
图1示出了本实用新型的智能高精度质子磁力仪的原理框图。
如图1所示，本实用新型提供的一种智能高精度质子磁力仪，包括：测量探头，且所述测量探头依次通过LC谐振选频电路、高频滤波电路、信号放大单元电路、整形电路、频率测量电路与一主控制器相连。
具体的，当加入LC谐振选频电路后，实现了放大有用信号，抑制噪音信号的作用；再通过高频滤波电路，滤除测量探头感应到的高频无线电干扰信号；经过信号放大单元电路对信号正确放大，并抑制噪声信号；通过整形电路完成正弦波信号转换成方波信号，利用频率测量电路对信号的频率进行准确测量，最后通过主控制器将频率信号转换为磁场信号。
所述主控制器例如但不限于采用单片机(带有存储功能)、嵌入式芯片等处理器。
图2示出了信号放大单元电路的原理框图。
如图2所示，优选的，所述信号放大单元电路包括：与高频滤波电路的输出端相连的低噪音放大电路，与该低噪音放大电路的输出端相连的精密放大电路，以及所述精密放大电路通过带通滤波放大电路与整形电路的输入端相连。
图3示出了LC谐振选频电路的电路原理图。
如图3所示，所述LC谐振选频电路包括：第一级滤波子电路，所述第一级滤波子电路与测量探头中的电感构成LC谐振选频网络，其中所述第一级滤波子电路包括若干并联的选频电容(图3中，电容C0、电容C1……电容C14、电容C15)，且各选频电容分别通过相应的开关(图3中，开关K0、开关K1……开关K14、开关K15)进行选频控制；以及所述LC谐振选频电路还包括：与所述LC谐振选频网络的输出端相连的第一级放大电路，且通过该第一级放大电路与高频滤波电路的输入端相连。
由于测量探头本身为一电感，并且因为谐振频率和测量的磁场相关，而探头本身电感量不可能变，所以需要选择不同的电容值，使其在不同的磁场下产生谐振。
其中，作为各开关的控制方式包括两种技术方案，其中一种是采用拨码开关进行手工选频，另一种是采用电子开关，且各电子开关分别由主控制器控制，实现自动或者人工进行设定选频。
作为本实施例的一种可选的实施方案。
所述低噪音放大电路可以但不限于采用场效应管放大电路，即通过场效应管放大电路(具体为超低噪音的场效应管做前级放大)实现信号的信噪比得到最大程度的改善。
所述精密放大电路可以但不限于采用精密差分放大电路；即通过精密差分放大电路(具体采用且不限于芯片INA118)实现对信号的精确放大(设定信号放大倍数)。
所述带通滤波放大电路可以但不限于采用COMS双二阶通用开关电容有源滤波器；即可以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放大滤波，提高微弱信号检测的精度，进而实现对有用信号的正确放大，抑制噪音信号。
所述整形电路采用施密特触发器，以将正弦波信号整成方波信号。
所述频率测量电路可以但不限于采用由CPLD构成的频率测量电路。在现有技术中，低噪音放大电路、精密放大电路、带通滤波放大电路、整形电路和频率测量电路还具有很多电路形式，这里不再一一例举。
进一步，所述主控制器还连接有人机界面、数据存储模块和GPS模块；其中，人机界面例如但限于采用触摸屏、液晶显示、按键键盘；所述数据存储模块例如但不限于采用主控制器内部的FLASH存储器，也可以采用外接存储器的方式。
以及所述主控制器还连接有无线通讯模块，该无线通讯模块包括：蓝牙、3G模块、4G模块、GPRS模块、CDMA模块和WiFi模块中的一种或几种。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种智能高精度质子磁力仪，其特征在于，包括：测量探头，且所述测量探头依次通过LC谐振选频电路、高频滤波电路、信号放大单元电路、整形电路、频率测量电路与一主控制器相连。
2.根据权利要求1所述的智能高精度质子磁力仪，其特征在于，所述信号放大单元电路包括：与高频滤波电路的输出端相连的低噪音放大电路，与该低噪音放大电路的输出端相连的精密放大电路，以及
所述精密放大电路通过带通滤波放大电路与整形电路的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的智能高精度质子磁力仪，其特征在于，所述LC谐振选频电路包括：第一级滤波子电路，所述第一级滤波子电路与测量探头中的电感构成LC谐振选频网络，其中
所述第一级滤波子电路包括若干并联的选频电容，且各选频电容分别通过相应的开关进行选频控制；以及
所述LC谐振选频电路还包括：与所述LC谐振选频网络的输出端相连的第一级放大电路，且通过该第一级放大电路与高频滤波电路的输入端相连。
4.根据权利要求2或3所述的智能高精度质子磁力仪，其特征在于，
所述低噪音放大电路采用场效应管放大电路；
所述精密放大电路采用精密差分放大电路；
所述带通滤波放大电路采用COMS双二阶通用开关电容有源滤波器；
所述整形电路采用施密特触发器；以及
所述频率测量电路采用由CPLD构成的频率测量电路。
5.根据权利要求4所述的智能高精度质子磁力仪，其特征在于，所述主控制器还连接有人机界面、数据存储模块和GPS模块。
6.根据权利要求5所述的智能高精度质子磁力仪，其特征在于，所述主控制器还连接有无线通讯模块，该无线通讯模块包括：蓝牙、3G模块、4G模块、GPRS模块、CDMA模块和WiFi模块。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201520739021.5U CN205003299U (zh) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | 一种智能高精度质子磁力仪 |
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| CN201520739021.5U CN205003299U (zh) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | 一种智能高精度质子磁力仪 |
Publications (1)
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| CN205003299U true CN205003299U (zh) | 2016-01-27 |
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ID=55160182
Family Applications (1)
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| CN201520739021.5U Active CN205003299U (zh) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | 一种智能高精度质子磁力仪 |
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| CN (1) | CN205003299U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110333544A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-10-15 | 江苏省新沂地震台 | 矢量质子磁力仪智能选频方法 |
| CN112782774A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-11 | 湖南继善高科技有限公司 | 一种自动调谐快速锁定频率的方法 |
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2015
- 2015-09-22 CN CN201520739021.5U patent/CN205003299U/zh active Active
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