專利名稱：瞬變電磁儀智能控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制器，更具體地說是瞬變電磁儀智能控制器。
背景技術：
瞬變電磁發(fā)射線圈在供電一段時間后突然斷電，線圈中的電流不會瞬間衰減為零，而是以斜階躍波的形式衰減，呈斜階躍下降的這段電流叫做關斷電流，這段時間稱為關斷時間(t》。關斷時間除與儀器內(nèi)部所采取的線路有關外，還受回線的電性和大地電性的影響。關斷時間對瞬變電磁場的影響是嚴重的，它不僅影響了瞬變電磁法探測淺部結(jié)構(gòu)的能力，而且降低了瞬變電磁法的分辨能力。而關斷時間與回線的電感特性密切相關，線圈互感的影響在其中占有較大比例。一般的瞬變儀在發(fā)射線圈電流關斷的瞬間就開始接收信號，早期由于受一次場的干擾，使得數(shù)據(jù)發(fā)生畸變，不能加以利用；有些儀器雖然可以通過設置延遲時間來控制實際記錄電磁場范圍，但由于無法實時監(jiān)測一次場信息，在數(shù)據(jù)采集前并不知道關斷時間的大小，因而接收線圈采集到的信號中仍可能會存在一次場信息。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述技術問題，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種瞬變電磁儀智能控制器。該控制器的具體技術方案如下瞬變電磁儀智能控制器主要包括電源模塊、信號采集模塊、人機交換模塊和控制輸出模塊，其特征在于所述的電源模塊為直流供電模式，主要功能是實現(xiàn)對微處理器等的供電。所述的信號采集模塊包括霍爾電流傳感器和低通濾波器，功能是實時轉(zhuǎn)換發(fā)射線圈中的電流信號為弱電信號，經(jīng)濾波處理后更有利于處理器對信號的采集。所述的人機交互模塊包括微處理器、鍵盤、液晶顯示屏和E2PROM,功能是實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的設定，數(shù)據(jù)的實時顯示和批量存儲。所述的控制輸出模塊包括控制MOSFET繼電器輸出，LED指示燈輸出和USB通訊， 控制MOSFET繼電器的開通與關斷實現(xiàn)接收線圈的閉合與斷開，并通過LED燈指示其耦合狀態(tài)，USB通訊承擔與電腦上位機通訊的任務。本發(fā)明的有益效果是通過信號采集模塊檢測發(fā)射線圈中的電流大小，即當電流小于某個給定的數(shù)值(可通過鍵盤輸入)時，系統(tǒng)會給控制MOSFET繼電器一個信號，使得接收線圈閉合并開始接收信號，此時接收的信號幾乎為純二次場信息，從而提高探測的精度。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的電源電路圖3為本發(fā)明的E2PROM電路圖；圖4為本發(fā)明的微處理模塊電路圖；圖5為本發(fā)明的信號采集與濾波電路圖；圖6為本發(fā)明的鍵盤輸入電路、IXD顯示接口電路、LED指示燈輸出電路圖；圖7為本發(fā)明的USB通信電路圖；圖8為本發(fā)明的繼電器控制輸出電路圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的易于明白了解，下面結(jié)合附圖，進一步闡述本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明所述控制器的具體應用時的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。信號采集部分由霍爾傳感器和低通濾波電路構(gòu)成，它可以將發(fā)射線圈中的感應電流所產(chǎn)生的感應磁場信號實時轉(zhuǎn)換為弱電信號，經(jīng)過濾波電路濾波后更有利于處理器對信號的采集和識別。微處理器系統(tǒng)采用STM32F103R6T6作為控制核心，STM32F103R6T6以32位 Cortex -M3CPU內(nèi)核，時鐘頻率可達72MHz，處理速度高達90Dmips和1. 25DMips/MHz，擁有單周期的硬件乘法和除法電路，它內(nèi)部集成2個1 μ s轉(zhuǎn)換時間的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器；E2PROM 電路用于數(shù)據(jù)存儲，包括系統(tǒng)設置等需要掉電保護的數(shù)據(jù)；系統(tǒng)參數(shù)設定以及數(shù)據(jù)的實時顯示則是通過鍵盤和液晶顯示屏實現(xiàn)的。為保證微處理器的正常工作，采用3. 3V直流電源供電，電源電路如圖2所示?？刂芃OSFET繼電器輸出電路通過光耦隔離，實現(xiàn)控制信號與功率信號的隔離，并通過LED燈指示其耦合狀態(tài)，USB通訊則承擔與電腦上位機通訊的任務。實際工作中，事先通過鍵盤向系統(tǒng)輸入具體參數(shù)，如可以設定檢測電流值的大小， 當參數(shù)給定后系統(tǒng)會自動存儲，并通過LED實時顯示。將信號采集模塊套在發(fā)射線圈與瞬變電磁儀器的連接線上，并用屏蔽外殼罩住，避免噪聲信號的干擾；控制輸出模塊則連接在接收線圈與儀器的連接線上，此時該電路處于開路狀態(tài)；開始工作后，一旦發(fā)射線圈中存在電流，則必然會產(chǎn)生感應磁場，那么信號采集部分則可以將磁場轉(zhuǎn)換為弱電信號，并通過濾波后傳遞給微處理器，微處理器會根據(jù)系統(tǒng)已給定的參數(shù)進行識別，當感應電流數(shù)值小于或等于設定值時，則會向繼電輸出控制電路發(fā)出信號使其閉合，此時儀器開始接收信號。這樣一來，在瞬變電磁探測過程中，就基本上可避開一次場的干擾，線圈互感效應帶來的影響也會相應的消弱，采集數(shù)據(jù)的利用率提高，勘探精度也大幅提高。
權(quán)利要求
1.瞬變電磁儀智能控制器，其特征在于主要包括電源模塊、信號采集模塊、人機交換模塊和控制輸出模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁儀智能控制器，其特征在于電源電路設計采用 3. 3V直流供電方式，對微處理器等進行供電，保證系統(tǒng)的正常運行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁儀智能控制器，其特征在于信號采集模塊由包霍爾電流傳感器和低通濾波電路構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁儀智能控制器，其特征在于人機交互模塊由微處理器、鍵盤、液晶顯示屏和E2PROM構(gòu)成，可實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的設定，數(shù)據(jù)的實時顯示和批量存儲；其中微處理器系統(tǒng)采用STM32F103R6T6作為控制核心，STM32F103R6T6以32位 Cortex -M3CPU內(nèi)核，時鐘頻率可達72MHz，處理速度高達90Dmips和1. 25DMips/MHz，擁有單周期的硬件乘法和除法電路，它內(nèi)部集成2個1 μ s轉(zhuǎn)換時間的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁儀智能控制器，其特征在于控制MOSFET繼電器輸出電路通過光耦隔離，實現(xiàn)控制信號與功率信號的隔離，并通過LED燈指示其耦合狀態(tài)， USB通訊則承擔與電腦上位機通訊的任務。
全文摘要
瞬變電磁儀智能控制器主要包括電源模塊、信號采集模塊、人機交換模塊和控制輸出模塊。信號采集模塊功能是實時轉(zhuǎn)換發(fā)射線圈中的電流信號為弱電信號，經(jīng)濾波處理后更有利于處理器對信號的采集；人機交互模塊功能是實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的設定，數(shù)據(jù)的實時顯示和批量存儲；控制MOSFET繼電器的開通與關斷實現(xiàn)接收線圈的閉合與斷開，并通過LED燈指示其耦合狀態(tài)。該控制器通過信號采集模塊檢測發(fā)射線圈中的電流大小，即當電流小于某個給定的數(shù)值(可通過鍵盤輸入)時，系統(tǒng)會給控制MOSFET繼電器一個信號，使得接收線圈閉合并開始接收信號，此時接收的信號幾乎為純二次場信息，從而可提高瞬變電磁探測的精度。
文檔編號G01V3/10GK102323621SQ201110139560
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者劉 英, 姜志海, 易洪春, 楊光, 金紅娣, 陳茂才 申請人:姜志海, 楊光, 陳茂才