[實(shí)用新型]一種電法儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220118408.5
• 申請(qǐng)日: 2012-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN202502254U
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武楗棠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京石大華旭建邦石油科技有限公司
• 主分類號(hào): G01V3/08
• 分類號(hào): G01V3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及探測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種電法儀。

背景技術(shù)

設(shè)計(jì)的電法儀產(chǎn)品主要應(yīng)用于工程地質(zhì)調(diào)查、深層地下水勘探、電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域電磁場變化的精確測(cè)量。

現(xiàn)有的電法儀多采用單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，只能在采集單元做一些簡單的信號(hào)處理，進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理則需要在主控制器中完成。雖然大部分儀器能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集的智能化，采集精度不高，同步采集數(shù)據(jù)不夠完善，且能滿足現(xiàn)場勘查所需的相關(guān)的高速數(shù)據(jù)傳輸及強(qiáng)大數(shù)字信號(hào)處理能力的儀器并不多。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實(shí)用新型提供了一種電法儀。

本實(shí)用新型提供了一種電法儀，包括多通道路數(shù)選擇器模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、24位模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、DSP以及通信解碼模塊；

多通道路數(shù)選擇器模塊的輸出端與信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端連接，信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與24位模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，24位模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與DSP連接，DSP還與通信解碼模塊連接；

通信解碼模塊包括SPI協(xié)議模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊和解碼模塊。

在一個(gè)示例中，信號(hào)調(diào)理模塊的數(shù)量和24位模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)量相同。

在一個(gè)示例中，每個(gè)DSP與三個(gè)24位模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接。

在一個(gè)示例中，信號(hào)調(diào)理模塊包括順次連接的前置放大器、工頻陷波器、低通濾波器、程控放大器以及單端/差分電平轉(zhuǎn)換電路，程控放大器放大器具有程控放大增益控制端口。

在一個(gè)示例中，24位模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包括模擬多路開關(guān)、輸入緩沖器、可編程增益放大器、四階Δ-∑調(diào)制器及可編程數(shù)字濾波器。

在一個(gè)示例中，每個(gè)DSP與三個(gè)24位模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接。

在一個(gè)示例中，通信解碼模塊包括四個(gè)SPI協(xié)議模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊以及RS232解碼模塊，每個(gè)SPI協(xié)議模塊對(duì)應(yīng)所述三個(gè)24位模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。

本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)16通道的同步數(shù)據(jù)采集，最多實(shí)現(xiàn)144路模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)采集，采集精度為24位AD轉(zhuǎn)換精度、最小信號(hào)分辨率可達(dá)到50nV?？梢酝ㄟ^上位計(jì)算機(jī)或高分辨率觸摸屏液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示采集數(shù)據(jù)，采集發(fā)射波形、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量，數(shù)據(jù)的解釋及成像算法在控制計(jì)算機(jī)上完成。設(shè)備可廣泛應(yīng)用于地質(zhì)調(diào)查、深層地下水勘探、工程地質(zhì)調(diào)查、電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域電磁場變化的精確測(cè)量。

附圖說明

下面結(jié)合附圖來對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中：

圖1是本實(shí)用新型的電法儀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是信號(hào)調(diào)理模塊示意圖；

圖3是同步采集模塊示意圖；

圖4是信號(hào)分辨率測(cè)試框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型根據(jù)現(xiàn)場需要，均勻排布采集電極，電極共有72個(gè)，每組12個(gè)，分為六組。以石油電法勘探為例，以采油井為中心點(diǎn)，呈射線狀布設(shè)電位采集點(diǎn)。一般電極間隔50-80米之間，各個(gè)射線間隔15-20度，現(xiàn)場一次排布可測(cè)電極電位點(diǎn)數(shù)以小于144個(gè)采集點(diǎn)為宜。

通過多通道路數(shù)選擇器模塊選擇采集路數(shù)，每路小于16個(gè)電極，分時(shí)采集，輪回掃描，完成對(duì)所有電極點(diǎn)電位的采集。信號(hào)調(diào)理模塊1-12，通過帶通濾波及放大電路，濾除干擾信號(hào)，獲得有用信號(hào)。在微處理器DSP制下，經(jīng)過24位高精度數(shù)據(jù)采集，獲得現(xiàn)場各個(gè)采集電極的數(shù)字信號(hào)。通過FPGA內(nèi)邏輯控制，各自獨(dú)立完成以SPI接口的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳，將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到FPGA內(nèi)部的數(shù)據(jù)緩沖空間，之后，以RS232接口模式上傳到顯示設(shè)備，諸如計(jì)算機(jī)或觸摸屏。

多通道數(shù)據(jù)選擇模塊針對(duì)現(xiàn)場多個(gè)采集點(diǎn)，采用掃描采集方式，每次同步采集12-16個(gè)電極點(diǎn)的電位數(shù)據(jù)，通過多路轉(zhuǎn)換器控制選擇采集路數(shù)，完成對(duì)多通道的系統(tǒng)采集。路數(shù)通道選擇參數(shù)可以通過上位機(jī)以指令形式下傳，通過下位機(jī)的DSP控制完成。

信號(hào)調(diào)理模塊如圖2所示，模擬調(diào)制電路模塊包括前置放大、工頻陷波、低通濾波和程控放大等。模擬信號(hào)調(diào)制電路，首先采用差分放大器，抑制采集現(xiàn)場的共模干擾，提取有效信號(hào)。工業(yè)控制現(xiàn)場，干擾頻帶分布廣泛，尤其高頻干擾成分含量豐富，根據(jù)有用信號(hào)的頻段，設(shè)計(jì)低通濾波器，濾除高頻諧波干擾。對(duì)周圍環(huán)境工頻電磁信號(hào)竄入50Hz及其高次諧波所干擾，運(yùn)用陷波器專用于降低工頻噪聲。程控放大電路是將信號(hào)放大到ADC量化的最佳區(qū)間，以提高儀器的動(dòng)態(tài)范圍和靈敏度。在數(shù)據(jù)采集完成后，在DSP處理器內(nèi)部編輯數(shù)字濾波算法，最終完成對(duì)有用信號(hào)及其諧波成分的完整提取。