[發明專利]手持式偽隨機瞬變電磁信號采集儀的控制系統及操作方法

有效

• 申請號: 201310217601.3
• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號: CN103308951A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 王廣君;張懷;曾旭明;冀連杰;鮑衛崗;張鵬鍇;李幼軍;汪剛
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 江釗芳

技術領域

本發明涉及一種手持式偽隨機瞬變電磁信號采集儀的控制系統及操作方法，屬于地球物理探測儀器儀表技術領域。

背景技術

電磁法探測儀由于具有良好的實用性和高效性使之在勘察石油天然氣和煤田地質構造、尋找金屬與非金屬礦產、水文工程地質等工作中得到了廣泛應用，但是現有的電磁法勘探儀器由于體積大，操作復雜，數據采集后不能同時實現數據計算處理，因此應用受到限制，如在小范圍地質災害的預測、城市環境與建筑基礎以及地下管線鋪設情況調查等需要應用電磁法探測儀時，都需要開發一種體積小巧、操作方便、功耗低、數據處理速度快的手持式電磁信號采集儀的控制系統。

電磁探測儀包括發射機、采集儀和電源系統。在采集儀中設置有控制和處理系統?，F有設計的采集儀中的控制和處理系統典型的控制系統方案：僅采用微處理器的；復雜可編程邏輯器件（CPLD）與微處理器結合的；單片機或微處理器與現場可編程門陣列器件結合。當采用微處理器作為唯一的控制和處理系統時，由于所有的執行單元都由一個主控系統程序完成，執行速度慢，運算能力較弱，所能支持的系統功能模塊較少。復雜可編程邏輯器件與微處理器結合或現場可編程門陣列器件與微處理器結合作為控制系統，解決了在控制系統中增加功能單元時微處理器數據采集速率降低、執行速度變慢的問題，如國內在2012年10月公開的發明申請“礦用瞬變電磁儀及瞬變電磁信號處理方法”和“一種瞬變電磁儀接收采集系統和方法”，都是采用的復雜可編程邏輯器件與微處理器結合作為控制系統；但是采用多控制器芯片的方式增加了控制系統的復雜度、功耗和體積，不利于手持式設計，這類設計僅具備數據的采集功能，而不具備現場數據實時處理功能，采集的數據要帶回處理，或者采用功耗及體積較大的工控機完成數據處理，也不能在一臺電磁信號采集儀上同時實現頻率域偽隨機電磁信號與時間域瞬變信號的采集。

2012年11月公開的發明申請“基于Zigbee的無線井地偽隨機監測裝置及監測方法”，控制系統則采用現場可編程門陣列器件與單片機，采用如同復雜可編程邏輯器件與微處理器結合的多芯片架構方式，沒有充分利用現場可編程門陣列器件擁有豐富邏輯、存儲器和乘法器資源的優勢，控制系統復雜，功耗高，體積大，給手持式設計帶來困難，單片機運算速度慢、不能實現復雜數據的實時處理。

發明內容

本發明的目的之一是為了解決現有電磁法勘探儀器由于體積大，操作復雜，數據采集后不能同時實現數據計算處理的不足，而提供一種體積小巧、操作方便、功耗低、數據處理速度快的手持式偽隨機瞬變電磁信號采集儀的控制系統，能在一臺電磁信號采集儀上同時實現頻率域偽隨機電磁信號與時間域瞬變信號的采集。

本發明的目的之二是提供一種應用上述的手持式偽隨機瞬變電磁信號采集儀的控制系統的操作方法。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：提供一種手持式偽隨機瞬變電磁信號采集儀的控制系統，包括中央控制和處理模塊，信號轉換模塊，數據存儲模塊，同步模塊和觸控液晶顯示模塊；?

所述的中央控制和處理模塊分別與信號轉換模塊，數據存儲模塊和觸控液晶顯示模塊雙向電連接，中央控制和處理模塊還與同步模塊電連接；

所述的中央控制和處理模塊含有現場可編程門陣列FPGA器件及其外圍配置芯片和程序存儲器，通過現場可編程門陣列FPGA器件內部設有的嵌入式軟核處理器、外設控制邏輯單元及數字信號處理器DSP，協同完成電磁信號的采集和數據的處理，中央控制和處理模塊用于完成系統的控制及數據的處理；

所述的信號轉換模塊用于將經過放大、濾波的接收模擬信號轉換為數字信號；

所述的數據存儲模塊采用高速存儲控制器，存儲介質支持大容量便攜式存儲器，數據存儲模塊用于記錄系統采集的電磁數據及數據計算結果；

所述的同步模塊采用全球定位系統GPS模塊和/或北斗衛星導航系統COMPASS模塊，用于實現采集儀與發射機的同步；

所述的觸控液晶顯示模塊采用電阻式觸控液晶顯示屏，用于實現系統工作模式及參數的設置，顯示采集到的數據與數據計算結果。