[發明專利]基于地質勘探的微震動測試儀

在審

• 申請號: 202011429686.8
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112379406A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 樂昭
• 申請（專利權）人: 武漢捷探科技有限公司
• 主分類號: G01V1/18
• 分類號: G01V1/18;G01V1/28
• 代理公司: 武漢紅觀專利代理事務所(普通合伙) 42247
• 代理人: 李季

本發明提出了基于地質勘探的微震動測試儀，設置調制器產生兩路幅值和頻率相同，相位相反的高頻載波信號，并分別連接到MEMS傳感器中差分電容的兩端，差分電容輸出信號再經過相敏解調得到加速度信號，一方面，為了提高微震動測試儀的靈敏度，以及便于后級電路可有效將MEMS傳感器輸出信號從信號噪聲中提取出來；另一方面采用雙路載波的調制方式，在C?V轉換器開環增益夠大時，C?V轉換器內置放大器的反相輸入端電平接近于0，即反相輸入端的輸入電容和雜散電容對測量電路的影響就非常小，同時該電路結構簡單，兩路高頻載波在參數上一致，避免因參數不匹配產生誤差。

技術領域

本發明涉及地質勘探技術領域，尤其涉及基于地質勘探的微震動測試儀。

背景技術

地震勘探是地質檢測中常用的方法，其工作原理為：由震源激發模擬地震波，地震波在地層中穿梭，遇到不同的介質進行反射，最后折回地面。通過地質檢波器接收地層反射信號，推斷檢測點介質彈性和密度，然后運用地震波分析系統結合地質解釋原理和先驗知識，分析地質結構和形態，以達到待檢測地質結構截面成像的效果。實現地質勘探的關鍵在于具有性能高的檢波器，而高性能檢波器的核心為MEMS傳感器。目前，地質勘探中使用最多的檢測儀為動圈式檢波器，由于其設備體積大，每次檢測都會對公路造成大面積破壞，會產生額外的資源消耗和物質破壞，因此存在性能不高的技術問題。因此，為了解決上述問題，本發明提供了基于地質勘探的微震動測試儀，基于MEMS傳感器設計高性能MEMS數字檢波器，實現高分辨率檢測的目的。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了基于地質勘探的微震動測試儀，基于MEMS傳感器設計高性能MEMS數字檢波器，實現高分辨率檢測的目的。

本發明的技術方案是這樣實現的：本發明提供了基于地質勘探的微震動測試儀，其包括MEMS傳感器、A/D轉換器和處理器，還包括C-V轉換器、去偏置電路、第一積分器、第二積分器、模擬開關、調制器、同步檢波器和信號調理電路；

調制器產生兩路相位相反的高頻載波信號，并分別輸入至MEMS傳感器內差分電容兩端，差分電容的公共端通過C-V轉換器與去偏置電路的輸入端電性連接，去偏置電路的輸出端分別與第一積分器的輸入端和模擬開關的第一輸入端電性連接，第一積分器的輸出端分別與第二積分器的輸入端和模擬開關的第二輸入端電性連接，第二積分器的輸出端與模擬開關的第三輸入端電性連接，模擬開關的第一輸出端通過同步檢波器與A/D轉換器的模擬輸入端電性連接，模擬開關的第二輸出端通過信號調理電路與A/D轉換器的模擬輸入端電性連接，A/D轉換器的數字輸出端與處理器的I/O口電性連接。

在以上技術方案的基礎上，優選的，調制器包括振蕩電路和反相器；

振蕩電路產生兩路相位相反的高頻載波信號，其中一路高頻載波信號通過反相器反相后輸入至差分電容的一端，另一路高頻載波信號輸入至差分電容的另一端。

在以上技術方案的基礎上，優選的，振蕩電路為RC振蕩電路。

在以上技術方案的基礎上，優選的，同步檢波器包括緩沖放大器、帶通濾波器、相敏解調器和低通濾波器；

緩沖放大器的輸入端與模擬開關的第一輸出端電性連接，緩沖放大器的輸出端通過帶通濾波器與相敏解調器的輸入端電性連接，相敏解調器的輸出端通過低通濾波器與A/D轉換器的模擬輸入端電性連接。

在以上技術方案的基礎上，優選的，帶通濾波器的中心頻率為20KHz。

在以上技術方案的基礎上，優選的，信號調理電路包括增益可調放大器和抗混疊濾波器；

增益可調放大器的輸入端與模擬開關的第二輸出端電性連接，增益可調放大器的輸出端通過抗混疊濾波器與A/D轉換器的模擬輸入端電性連接。

在以上技術方案的基礎上，優選的，去偏置電路包括：電阻R1-R4、2.5V參考電壓和運算放大器TL082；