專利名稱：一種可變頻數(shù)字測深儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子探測儀領(lǐng)域，尤其涉及一種可變頻的測量深度的儀器。
背景技術(shù)：
目前的測深儀都是用電感電容組成發(fā)射波頻率振蕩電路，產(chǎn)生的發(fā)射波頻率由電路元件的物理參數(shù)調(diào)節(jié)確定，調(diào)節(jié)范圍小而且不精確；而接收探測回波的電路則是根據(jù)發(fā)射電路的振蕩頻率而設(shè)計，電路的通帶特性為帶通濾波放大電路，只能通過固定的窄頻率寬度，電路的增益調(diào)節(jié)多數(shù)是以可變增益放大器或是用運放、模擬開關(guān)和電阻陣列配合組成；檢波電路則大多數(shù)的都是用簡單的二極管單邊檢波電路，檢波后的信號再送由微處理器或?qū)ｉT的數(shù)模轉(zhuǎn)換器采樣量化。 采用上述結(jié)構(gòu)的測深儀，發(fā)射電路與接收電路的簡單設(shè)計結(jié)構(gòu)使其只能使用某一固定頻率的發(fā)射/接收探頭，對于不同頻率發(fā)射波產(chǎn)生的回波不能通過變頻電路有效處理，導致信號處理雜波干擾大，降低了測深儀的探測靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種可變頻數(shù)字測深儀，能靈活調(diào)節(jié)發(fā)射波頻率，并提高了探測的靈敏度。 本實用新型實施例提供了一種可變頻數(shù)字測深儀，包括網(wǎng)絡(luò)輸入輸出模塊連接
數(shù)字信號處理器的命令輸入端、所述數(shù)字信號處理器的第一輸出端依次連接直接波形生成
器、發(fā)射脈寬控制器、發(fā)射驅(qū)動電路、換能器、回波接收運算放大器、混頻器，所述數(shù)字信號
處理器的第二輸出端依次連接時間變化增益控制電路、可調(diào)增益放大器；所述直接波形生
成器的輸出端還直接連接所述混頻器輸入端；所述混頻器的輸出端依次連接帶通濾波器、
所述可調(diào)增益放大器、雙邊檢波電路、低通濾波電路、所述數(shù)字信號處理器的數(shù)據(jù)輸入端。 上述測深儀各部分電路處理信號的過程是所述數(shù)字信號處理器接收控制電腦發(fā)
出的測深命令，控制所述直接波形生成器產(chǎn)生發(fā)射波經(jīng)放大驅(qū)動后驅(qū)動所述換能器，同時
控制所述直接波形生成器產(chǎn)生一個比發(fā)射波頻率高的簡諧波形傳送給所述混頻器；從所述
換能器采集到的回波經(jīng)所述回波接收運算放大器處理，在所述混頻器中與所述簡諧波形混
合變成一個固定載波頻率的信號波，所述固定頻率的信號波經(jīng)濾波后送到所述可調(diào)增益放
大器處理，再經(jīng)雙邊檢波和濾波后由所述數(shù)字信號處理器傳送到控制電腦處理，得到回波
深度值。 進一步，上述測深儀還包括發(fā)射電源控制器，所述發(fā)射電源控制器的輸入端連接數(shù)字信號處理器，輸出端連接所述發(fā)射驅(qū)動電路。 進一步，所述直接波形生成器通過匹配的軟件設(shè)置來修改生成的發(fā)射波頻率。[0009] 進一步，所述不同頻率發(fā)射波產(chǎn)生的回波在所述混頻器中與所述簡諧波形混合變成一個固定載波頻率的信號波。 更進一步，所述簡諧波的頻率范圍是555KHz-1205KHz ;所述固定載波頻率的信號波的頻率范圍是400KHz-500KHz。 本實用新型的測深儀采用了直接數(shù)字發(fā)射波頻率生成技術(shù)、先進的混頻技術(shù)和乘 法雙邊檢波技術(shù)。直接數(shù)字發(fā)射波頻率生成技術(shù)可以將測深儀的發(fā)射波頻率通過軟件設(shè)置 來修改調(diào)整，產(chǎn)生能適應(yīng)不同頻率換能器的發(fā)射波。先進的混頻技術(shù)可以使得不同發(fā)射波 頻率產(chǎn)生的回波信號都能轉(zhuǎn)換為一個固定載波頻率的信號波，這樣整個測深儀通道電路也 就能處理不同頻率的回波信號，其混頻電路處理信號效果好，雜波干擾少，讓儀器隨時可以 匹配連接不同頻率的換能器。所述測深儀進一步采用乘法雙邊檢波技術(shù)，能大大提高探測 接收電路的靈敏度。

圖1是本實用新型實施例提供的測深儀結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實用新型實施例提供的測深儀工作流程示意圖。
具體實施方式為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新 型作進一步地詳細描述。 如圖1所示，本實用新型實施例提供了一種可變頻數(shù)字測深儀，其包括網(wǎng)絡(luò)輸入 輸出模塊，即網(wǎng)卡芯片l連接數(shù)字信號(DSP)處理器2的命令輸入端、所述數(shù)字信號處理器 2的第一輸出端依次連接直接波形生成器(DDS)3、發(fā)射脈寬控制器4、發(fā)射驅(qū)動電路5、換能 器6、回波接收運算放大器7、混頻器8，所述數(shù)字信號處理器的第二輸出端依次連接時間變 化增益控制電路13、可調(diào)增益放大器10 ;所述直接波形生成器的輸出端還直接連接所述混 頻器8輸入端；所述混頻器的輸出端依次連接帶通濾波器9、所述可調(diào)增益放大器10、雙邊 檢波電路11、低通濾波電路12、所述數(shù)字信號處理器2的數(shù)據(jù)輸入端。 作為一種實施方式，上述測深儀還包括發(fā)射電源控制器14，所述發(fā)射電源控制器 14的輸入端連接數(shù)字信號處理器2，輸出端連接所述發(fā)射驅(qū)動電路5。 如圖2所示，所述測深儀的工作流程如下 安裝有測深控制軟件的工業(yè)控制電腦15通過測深儀網(wǎng)卡芯片1的LAN端口發(fā)送 測深命令給數(shù)字信號(DSP)處理器2，數(shù)字信號處理器2根據(jù)命令中所含的信息(比如量 程、發(fā)射頻率、發(fā)射脈寬、增益值、門檻等信息)控制直接波形生成器3產(chǎn)生發(fā)射波頻率，經(jīng) 過發(fā)射脈寬控制器4處理和發(fā)射驅(qū)動電路5放大驅(qū)動后驅(qū)動換能器6 ;直接波形生成器3 在發(fā)射脈寬控制完成后就開始生成一個比發(fā)射波頻率高455KHz的簡諧波形送給混頻器8。 所述數(shù)字信號處理器2還通過DA端口連接時間變化增益控制電路13，控制時間變化增益控 制電路合成時間增益變化(TVG)曲線傳送給可調(diào)增益放大器10，進行TVG控制處理。 探測的回波經(jīng)過換能器6變換后成為微弱的電信號，先經(jīng)過一級回波接收運算放 大器7后才送到混頻器8里與直接波形生成器送過來的比回波信號頻率高455KHz的簡諧 波信號作減頻處理，不同頻率的回波信號就統(tǒng)一變成一個固定載波頻率為455KHz的信號 波，經(jīng)過混頻器處理后的455KHz的信號波再通過一個中心頻率為455KHz的陶瓷帶通濾波 器9和運算放大電路，濾波后的信號再經(jīng)過兩級可調(diào)增益放大器10放大與濾波處理，使回 波信號得到幅度合適的波形，最后經(jīng)過雙邊檢波與低通濾波后送到數(shù)字信號(DSP)處理器2的AD模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端，經(jīng)過數(shù)字信號(DSP)處理器2的量化與編碼后通過網(wǎng)卡芯片1的 LAN端口將波形數(shù)據(jù)傳送到工業(yè)控制電腦15，工業(yè)控制電腦里的匹配軟件通過解碼與計算 后得到回波深度值顯示出來。 需要說明的是，上述實施例中所述簡諧波的頻率范圍是555KHz-1205KHz ;所述固 定載波頻率的信號波的頻率范圍是400KHz-500KHz。取655KHz簡諧波和455KHz信號波只 是一種實施方式，頻率還可取其它數(shù)值，這不能限定本實用新型之權(quán)利中采用混頻技術(shù)的 保護范圍。 本實用新型實施例通過對數(shù)字信號處理器中的軟件設(shè)置來修改調(diào)整測深儀的發(fā) 射波頻率，操作更加方便、精準，節(jié)省了電路制造成本。采用混頻技術(shù)可以使得不同發(fā)射波 頻率產(chǎn)生的回波信號都能轉(zhuǎn)換為一個固定載波頻率的信號波，這樣整個測深儀通道電路也 就能處理不同頻率的回波信號，其混頻電路處理信號效果好，雜波干擾少，讓儀器隨時可以 匹配連接不同頻率的換能器。所述測深儀進一步采用乘法雙邊檢波技術(shù)，能大大提高探測 接收電路的靈敏度。 以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式而已，當然不能以此來限定本實用新型之 權(quán)利范圍，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前 提下，還可以做出若干改進和變動，這些改進和變動也視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種可變頻數(shù)字測深儀，其特征在于，包括網(wǎng)絡(luò)輸入輸出模塊連接數(shù)字信號處理器的命令輸入端、所述數(shù)字信號處理器的第一輸出端依次連接直接波形生成器、發(fā)射脈寬控制器、發(fā)射驅(qū)動電路、換能器、回波接收運算放大器、混頻器，所述數(shù)字信號處理器的第二輸出端依次連接時間變化增益控制電路、可調(diào)增益放大器；所述直接波形生成器的輸出端還直接連接所述混頻器的輸入端；所述混頻器的輸出端依次連接帶通濾波器、所述可調(diào)增益放大器、雙邊檢波電路、所述數(shù)字信號處理器的數(shù)據(jù)輸入端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變頻數(shù)字測深儀，其特征在于，還包括發(fā)射電源控制器，所述發(fā)射電源控制器的輸入端連接數(shù)字信號處理器，輸出端連接所述發(fā)射驅(qū)動電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變頻數(shù)字測深儀，其特征在于，所述直接波形生成器通過匹配的軟件設(shè)置來修改生成的發(fā)射波頻率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變頻數(shù)字測深儀，其特征在于，所述簡諧波的頻率范圍是555KHz-1205KHz ;所述混頻器中固定載波頻率的信號波的頻率范圍是400KHz-500KHz。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變頻數(shù)字測深儀，其特征在于，所述簡諧波的頻率為655KHz ;所述固定載波頻率的信號波的頻率為455KHz。
專利摘要本實用新型公開了一種可變頻數(shù)字測深儀，包括網(wǎng)絡(luò)輸入輸出模塊連接數(shù)字信號處理器的命令輸入端、所述數(shù)字信號處理器的第一輸出端依次連接直接波形生成器、發(fā)射脈寬控制器、發(fā)射驅(qū)動電路、換能器、回波接收運算放大器、混頻器，所述數(shù)字信號處理器的第二輸出端依次連接時間變化增益控制電路、可調(diào)增益放大器；所述直接波形生成器的輸出端還直接連接所述混頻器輸入端；所述混頻器的輸出端依次連接帶通濾波器、所述可調(diào)增益放大器、雙邊檢波電路、低通濾波電路、所述數(shù)字信號處理器的數(shù)據(jù)輸入端。所述測深儀采用了直接數(shù)字發(fā)射波頻率生成技術(shù)、先進的混頻技術(shù)和乘法雙邊檢波技術(shù)，能通過軟件控制靈活調(diào)節(jié)發(fā)射波頻率，并提高了探測的靈敏度。
文檔編號G01B15/00GK201463853SQ20092005769
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者廖定海, 李偉強, 王受芬, 鮑志雄 申請人:廣州市中海達測繪儀器有限公司