[發明專利]一種長周期地電信號采集系統及測量方法

有效

• 申請號: 201710383368.4
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN106970270B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 王世隆;劉群連;林君;姚堯
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01R29/00
• 分類號: G01R29/00
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

本發明公開了一種長周期地電信號采集系統及測量方法，不極化電極傳感器，通過屏蔽電纜將地電差分信號輸入；阻抗匹配與抗射頻干擾電路，接受所述不極化電極傳感器輸入的信號，差分信號轉單端信號電路，將地電差分信號轉換成單端信號；巴特沃斯低通濾波電路，將單端信號進行低通濾波處理；2.5V基準電壓源，與單端信號構成偽差分對信號；A/D驅動電路，接收偽差分對信號并輸出至A/D轉換電路轉換成二進制數字信號；微控制器將二進制數字信號轉換為帶符號浮點型數字信號并通過串口通信隔離電路輸出至上位機。本發明解決了由于不同地質條件下，采集電路和不極化電極參考電壓不同而造成的地電信號漂移導致采集通道飽和的問題。

技術領域

本發明涉及一種地電信號采集系統及測量方法，具體涉及一種長周期地電信號采集系統及測量方法。

背景技術

隨著我國深部探測計劃的進行，同時為了了解巖石圈結構和大地構造情況，采集長周期地電信號對進一步完善大地電磁構造理論具有重要的意義。為完成此類項目需要完成能夠采集長周期信號采集的裝置，可靠的采集裝置才能采集到可信的實驗數據。長周期地電信號采集特點是，采集時間長，野外施工環境復雜，電磁干擾嚴重，噪聲頻譜豐富，因此需要長周期地電信號采集裝置低噪聲、低漂移、低功耗、抗干擾能力強。因此，本發明針對長周期地電信號的特點和施工特點設計了一種長周期地電信號采集系統及測量方法。

中國，屈栓柱在中國地質大學(北京)的碩士畢業論文《超長周期地電信號采集電路的設計與實現》中提出了24位A/D和具有數字濾波功能的長周期地電信號采集電路，實現了把人為和自然因素影響較大的0.1-10Hz的數據進行單獨采集，提高信噪比和數據質量。但采集電路中沒有考慮到在不同地質條件下，由于采集電路和不極化電極參考電壓不同而造成的地電信號漂移導致采集通道飽和的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決當前長周期地電信號采集裝置不穩定，對環境干擾敏感，電路設計針對性不強、采集通道易飽和等問題，而提供的一種長周期地電信號采集系統及測量方法。

本發明的具體技術方案如下：

一種長周期地電信號采集系統，包括：

不極化電極傳感器，通過屏蔽電纜將地電差分信號輸入；

阻抗匹配與抗射頻干擾電路，接受所述不極化電極傳感器輸入的信號，降低由于信號傳輸線路較長帶來的射頻干擾誤差；

差分信號轉單端信號電路，將經過所述阻抗匹配與抗射頻干擾電路處理的地電差分信號轉換成單端信號；

巴特沃斯低通濾波電路，將所述單端信號進行低通濾波處理；

2.5V基準電壓電路，輸出2.5V基準電壓與所述經過低通濾波處理的單端信號構成偽差分對信號；

A/D驅動電路，接收偽差分對信號并輸出至A/D轉換電路轉換成二進制數字信號；

微控制器，將二進制數字信號轉換為帶符號浮點型數字信號并通過串口通信隔離電路輸出；

上位機，接收微控制器的輸出信號，在所述上位機運行軟件LabVIEW顯示當前數據采集狀態。

進一步地，所述2.5V基準電壓電路統一為裝置所在大地基準點、差分信號轉單端信號電路、巴特沃斯低通濾波電路、A/D驅動電路和A/D轉換電路提供2.5V基準電壓。

進一步地，設定阻抗匹配與抗射頻干擾電路的差分帶寬和共模帶寬，抗射頻干擾濾波的-3dB差分帶寬計算公式如式(1)所示，共模帶寬計算公式如式(2)所示：

其中，BW_DIFF：差分帶寬；BW_CM：共模帶寬R：電阻R1和電阻R2之和，R1＝R2；C1：決定共模帶寬的電容；C2：決定差模帶寬的電容。