本發(fā)明屬于地質(zhì)勘測領(lǐng)域，尤其是一種適用于重力儀的高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

重力儀是用來測定重力加速度的儀器，可以分為絕對重力儀和相對重力儀兩類，前者用來測定一點的絕對重力加速度值，后者用來測定兩點的絕對重力加速度差。由于其具有較高的靈敏度可以感受出微小的重力變化，可廣泛用于地球重力場的測量，固體潮觀測，地殼形變觀測，以及重力勘探等項工作中。

在進行地質(zhì)勘測的時候，需要進行高精度的重力測量，測量分辨率非常高，必須達到10^-6伽以上，滿足高精度測量。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種適用于重力儀的高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與采集系統(tǒng)。

一種適用于重力儀的高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與采集系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括信號衰減器、輸入緩沖器、差分輸入緩沖器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD轉(zhuǎn)換器)、電壓基準源和信號采集器，所述信號衰減器的輸出端連接所述輸入緩沖器的輸入端，所述輸入緩沖器的輸出端連接差分輸入緩沖器的輸入端，所述差分輸入緩沖器的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接信號采集器的輸入端；所述電壓基準源連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端。

從信號衰減器衰減后得到的信號幅度減少；幅度減少的信號進入輸入緩沖器阻抗信號匹配，阻止信號損失；從輸入緩沖器出來的信號進入差分輸入緩沖器后轉(zhuǎn)換成2個具有差動信號；從差分輸入緩沖器出來的差動信號進入AD轉(zhuǎn)換器，將壓力信號轉(zhuǎn)化成計算機可識別的數(shù)字信號；數(shù)字信號被收集到信號采集器后進行后續(xù)處理。

進一步的，所述信號衰減器的電路中包括運算放大器。

進一步的，經(jīng)過所述信號衰減器衰減后的幅度為0～5V。

重力傳感器輸出信號是直流信號，輸出幅度范圍為±18V，如此高的電壓信號不能直接輸入到AD轉(zhuǎn)換器，必須通過衰減電路將±18V衰減到0～5V， 通過AD轉(zhuǎn)換器將0～5V的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入到計算機進行后續(xù)處理。

進一步的，所述輸入緩沖器的電路中采用AD8675作為緩沖放大器。

為了讓模數(shù)轉(zhuǎn)換器達到高的精度，選擇緩沖放大器時需要考慮的關(guān)鍵因素是：適當?shù)膸挕[率、VP-P輸出、低噪聲、低失真和低失調(diào)。應(yīng)保持盡可能低的緩沖放大器噪聲—遠遠低于ADC的SNR。放大器的整體失調(diào)誤差，包括漂移，在整個溫度范圍內(nèi)都應(yīng)小于所要求的精度誤差?；谝陨峡紤]，精心選擇了AD8675作為緩沖放大器。

進一步的，所述差分輸入緩沖器的電路中采用LT1368運算放大器，LT1368有著較高的共模抑制比,極低的輸入失調(diào)電壓，使用雙跟隨器作為ADC的差分輸入緩沖器，可以有效消除失調(diào)電壓的影響。

進一步的，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

優(yōu)選的，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為LTC2445AD，該轉(zhuǎn)換器具有2ppm的線性度，24位無漏碼；2.5ppm的滿度增益誤差，0.1ppm的失調(diào)誤差，0.16ppm的噪聲等優(yōu)良直流性能和良好的低噪聲特性；該轉(zhuǎn)換器的輸入回路無緩沖器，輸入電壓可以超過基準電壓范圍的12.5％，可以方便解決超量程和負電壓的測量問題；該轉(zhuǎn)換器與其他轉(zhuǎn)換器相比最大的特點是單周期零點和滿度校準透明，不需用戶編程參與ADC的自動校準，使用極其方便。此外，該轉(zhuǎn)換器擁有SPI數(shù)字接口。

結(jié)合信號輸入接口電路，轉(zhuǎn)換器的輸入回路外接差分緩沖器,構(gòu)成8通道24位高精度ADC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

進一步的，所述電壓基準源分為+5V基準電壓和+2.5V基準電壓。

進一步的，所述電壓基準源采用MAX6350芯片，MAX6350具有超低溫漂系數(shù)，如1ppm/℃，極低噪聲水平，1.5μVp-p(0.1Hz～10Hz)；長時間穩(wěn)定性達30ppm/1000hr。

進一步的，所述信號采集器內(nèi)部具有精度較高的集成震蕩器時鐘，外部不需任何頻率調(diào)整元件，內(nèi)部的四階數(shù)字陷波濾波器對50Hz/60Hz的信號具有最小為87dB的衰減能力。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：該系 統(tǒng)可以高靈敏度、高分辨率測出微小的重力變化，保證重力儀高精度的重力測量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是信號衰減器的電路圖；

圖3是輸入緩沖器的電路圖；

圖4是電壓基準源的電路圖；

圖5是差分輸入緩沖器的電路；

圖6是信號采集器的電路。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明做進一步解釋說明。

一種適用于重力儀的高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與采集系統(tǒng)，如圖1所示，所述系統(tǒng)包括信號衰減器1、輸入緩沖器2、差分輸入緩沖器3、24位AD轉(zhuǎn)換器4、電壓基準源6和信號采集器5，所述信號衰減器1的輸出端連接所述輸入緩沖器2的輸入端，所述輸入緩沖器2的輸出端連接差分輸入緩沖器3的輸入端，所述差分輸入緩沖器3的輸出端連接24位AD轉(zhuǎn)換器4的輸入端，所述24位AD轉(zhuǎn)換器4的輸出端連接信號采集器5的輸入端；所述電壓基準源6連接在24位AD轉(zhuǎn)換器4輸入端。

其中，所述信號衰減器1的電路由U10、C1、C2、C3、R1、R2、R3組成，如圖2所示，其中R3/R1＝3/20；R3/R2＝1/2；

所述輸入緩沖器2的電路由U11、C2、R4、R5、R6組成，如圖3所示；

所述電壓基準源6的電路由U4、U5、RT1、RN1A、RN1B、C11、C12、C13、C14等元器件組成，如圖4所示；

所述差分輸入緩沖器3的電路由U2A、U2B、C3、C4、C5等元器件組成，如圖5所示；

所述信號采集器5的電路由U1、U2B、C3、C4等元器件組成，如圖6所示。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤 飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。