一種大功率電磁發(fā)射機性能評定系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于地質勘探【技術領域】，本實用新型提供了一種大功率電磁發(fā)射機性能評定系統(tǒng)，包括：依序通信連接的信號調理單元、數(shù)據(jù)采樣單元、數(shù)據(jù)處理單元和上位機；信號調理單元接收大功率電磁發(fā)射機性能參數(shù)信息并調理；所述數(shù)據(jù)采樣單元對調理后的性能參數(shù)信號采樣得到性能參數(shù)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理單元對采樣到的性能參數(shù)數(shù)據(jù)進行處理并傳輸至所述上位機，所述上位機接收所述數(shù)據(jù)處理單元處理后的性能參數(shù)數(shù)據(jù)后顯示并保存。本實用新型能快速有效的分析出大功率電磁發(fā)射機在工作時，發(fā)射頻點的穩(wěn)定性及其發(fā)射頻率分布。本實用新型能直接檢驗出各種大功率電磁發(fā)射機的發(fā)射效果、優(yōu)缺點，為接收機在接收數(shù)據(jù)、對其數(shù)據(jù)處理上提供了一定指導作用。
【專利說明】一種大功率電磁發(fā)射機性能評定系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種本實用新型涉及大功率電磁發(fā)射機性能評定系統(tǒng)，屬于地質勘探【技術領域】。

【背景技術】
[0002]目前，能源爭奪是國際競爭的永久話題，能源勘察是能源競爭的基礎。能源勘察不僅影響當前經(jīng)濟的發(fā)展，也是國家制定發(fā)展規(guī)劃的基礎，制約著國家經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)有礦產資源的開采和勘探隨地質條件的復雜性使勘探具有高難度。
[0003]金屬礦通常具有良好的導電性，因此電磁法是尋找金屬礦最為有效的地球物理勘探手段。電磁法是通過獲取大地介質對射入電磁場的響應，來構建地下介質電導率的分布信息。
[0004]加拿大鳳凰公司從上世紀80年代至今推出了 V4、V6、V8電磁發(fā)射系統(tǒng)，其中某發(fā)射機的最大功率達到20kW，電流范圍0.5A-40A ;而美國Zonge公司推出的電磁發(fā)射系統(tǒng)⑶P12、⑶P16、⑶P32的功率范圍從3KW-30KW，輸出電壓50V-1000V。近些年，由國土資源部開展的國土資源部深部探測技術與實驗研宄專項(Sinop1be)《地面電磁探測(SEP)系統(tǒng)研制》項目，由北京工業(yè)大學張一鳴教授團隊研發(fā)的SEP發(fā)射機，主要針對地面電磁探測系統(tǒng)中高壓大功率發(fā)射機技術進行研宄，為我國用于電磁法勘探的大功率電磁發(fā)射機技術提供理論支撐與技術保障。然而無論是國外的鳳凰公司的生產的V8電磁發(fā)射機、美國Zonge公司推出的GDP32電磁發(fā)射機，還是我們國家自行研制的SEP大功率電磁發(fā)射機，均沒有一個比較健全的檢驗大功率電磁發(fā)射機發(fā)射效果的評判裝置。
[0005]在電磁法中，由于發(fā)射頻率對接收機接收效果和后續(xù)分析有重大影響，因此實際發(fā)射頻率的穩(wěn)定性和分布情況是對發(fā)射機發(fā)射效果的一個極其重要的評判因素。
實用新型內容
[0006]針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題在評定大功率電磁發(fā)射機的性能。
[0007]為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采用下述的技術方案:
[0008]一種大功率電磁發(fā)射機性能評定系統(tǒng)，包括:
[0009]信號調理單元、數(shù)據(jù)采樣單元、數(shù)據(jù)處理單元和上位機；
[0010]所述信號調理單元、所述數(shù)據(jù)采樣單元、所述數(shù)據(jù)處理單元和所述上位機依序通信連接；
[0011]所述信號調理單元接收大功率電磁發(fā)射機性能參數(shù)信息并調理；所述數(shù)據(jù)采樣單元對調理后的性能參數(shù)信號采樣得到性能參數(shù)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理單元對采樣到的性能參數(shù)數(shù)據(jù)進行處理并傳輸至所述上位機；所述上位機接收所述數(shù)據(jù)處理單元處理后的性能參數(shù)數(shù)據(jù)后顯示并保存。
[0012]其中較優(yōu)地，所述信號調理單元包括:
[0013]信號跟隨模塊、信號放大模塊、信號濾波模塊、電平轉換模塊；
[0014]所述信號跟隨模塊、所述信號放大模塊、所述信號濾波模塊、所述電平轉換模塊依序通信連接；
[0015]所述信號跟隨模塊對電磁發(fā)射機輸出的性能參數(shù)信號跟隨處理后輸出至所述信號放大模塊，所述信號放大模塊對跟隨后的性能參數(shù)信號放大處理后輸出至所述信號濾波模塊；所述信號濾波模塊對放大處理后的性能參數(shù)信號濾波處理后輸出至所述電平轉換模塊；所述電平轉換模塊對濾波處理后的性能參數(shù)信號做電平轉換處理。
[0016]其中較優(yōu)地，所述性能參數(shù)包括:輸出電壓、輸出電流及實際發(fā)射頻率。
[0017]其中較優(yōu)地，所述數(shù)據(jù)采樣單元是AD7606芯片。
[0018]其中較優(yōu)地，數(shù)據(jù)處理單元是TMS320F28335DSP芯片。
[0019]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型提供的大功率電磁發(fā)射機性能評定系統(tǒng)，能快速有效的分析出大功率電磁發(fā)射機在工作時，發(fā)射頻點的穩(wěn)定性及其發(fā)射頻率分布。本實用新型能直接檢驗出各種大功率電磁發(fā)射機的發(fā)射效果、優(yōu)缺點，為接收機在接收數(shù)據(jù)、對其數(shù)據(jù)處理上提供了一定指導作用，對以后的大功率電磁發(fā)射機的優(yōu)化有一定的指導意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型大功率電磁發(fā)射機性能評定系統(tǒng)結構示意圖；
[0021]圖2是本實用新型數(shù)據(jù)采集信號流程示意圖；
[0022]圖3是本實用新型信號調理流程示意圖；
[0023]圖4是本實用新型數(shù)據(jù)采集實時數(shù)據(jù)轉換流示意圖；
[0024]圖5是本實用新型DSP測頻原理示圖；
[0025]圖6是本實用新型上位機數(shù)據(jù)處理示意圖；
[0026]圖7是本實用新型采樣數(shù)據(jù)表；
[0027]圖8是本實用新型上位機顯示界面示意圖。

【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0029]圖1所示，本實用新型提供一種大功率電磁發(fā)射機性能評定系統(tǒng)，包括:信號調理單元、數(shù)據(jù)采樣單元、數(shù)據(jù)處理單元和上位機；信號調理單元、數(shù)據(jù)采樣單元、數(shù)據(jù)處理單元和上位機依序通信連接；如圖1和圖2所示，信號調理單元接收大功率電磁發(fā)射機性能參數(shù)信息并調理，數(shù)據(jù)采樣單元對調理后的性能參數(shù)信號采樣得到性能參數(shù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理單元對采樣到的性能參數(shù)數(shù)據(jù)處理并傳輸至上位機，上位機接收數(shù)據(jù)處理單元處理后的性能參數(shù)數(shù)據(jù)后顯示并保存。下面對本實用新型提供的大功率電磁發(fā)射機性能評定系統(tǒng)展開詳細的說明。
[0030]如圖3所示，在本實用新型的一個實施例中，信號調理單元進一步包括:信號跟隨模塊、信號放大模塊、信號濾波模塊、電平轉換模塊；信號跟隨模塊、信號放大模塊、信號濾波模塊、電平轉換模塊依序通信連接；信號跟隨模塊對電磁發(fā)射機輸出的性能參數(shù)信號跟隨處理后輸出至信號放大模塊，信號放大模塊對跟隨后的性能參數(shù)信號放大處理后輸出至信號濾波模塊；信號濾波模塊對放大處理后的性能參數(shù)信號濾波處理后輸出至電平轉換模塊；電平轉換模塊對濾波處理后的性能參數(shù)信號做電平轉換處理。其中，信號跟隨模塊優(yōu)選是信號跟隨電路，信號放大模塊優(yōu)選是信號放大電路、信號濾波模塊優(yōu)選是信號濾波電路、電平轉換模塊優(yōu)選是電平轉換電路。如圖3所示，具體地，將電磁發(fā)射機的性能參數(shù)信號輸出端連接信號輸入端，將電磁發(fā)射機發(fā)射時實際性能參數(shù)信號通過信號跟隨電路和放大電路，提高頻率采集的精度和準確度，將誤差信號去除；再由低通濾波電路將實際采樣所需的頻率信號提取出來，濾除一些不需要的信號；再經(jīng)過電平轉換電路，將電磁發(fā)射機輸出的性能參數(shù)信號轉換成相應的電平以適合采樣處理。將電平轉換處理后的性能參數(shù)信號傳輸至傳送到數(shù)據(jù)采樣單元中。
[0031 ] 在本實用新型中，如圖2和圖4所示，數(shù)據(jù)采樣單元優(yōu)選是AD采樣單元，AD采樣單元將發(fā)射機輸出的電壓和輸出電流進行實時采樣跟蹤。數(shù)據(jù)采樣單元優(yōu)選采用AD7606芯片，此芯片內置模擬輸入鉗位保護、二階抗混疊濾波器、跟蹤保持放大器、16位ADC及高速串行和并行接口，所有通道均能以高達200KSPS的吞吐速率采樣。
[0032]在本實用新型中，如圖1、圖3所示，數(shù)據(jù)采樣單元將采樣得來的頻率信號傳送到數(shù)據(jù)處理單元進行處理，通過數(shù)據(jù)處理單元的計算得到最終的采樣頻率，傳送給上位機。數(shù)據(jù)處理單元優(yōu)選是DSP。DSP對發(fā)射機發(fā)射時的實際發(fā)射頻率、輸出電壓和輸出電流進行的實時采樣，經(jīng)過信號的調理和DSP處理后將采集到的數(shù)據(jù)信號上傳到上位機。如圖1所示，當不需要進行數(shù)據(jù)采集時，DSP系統(tǒng)會向信號調整電路發(fā)出指令，停止采樣。DSP優(yōu)選采用TMS320F28335DSP芯片。如圖5所示，DSP通過時差法測量發(fā)射機發(fā)射時的實際發(fā)射頻率，被測頻率信號與參考頻率信號通過分頻器產生相位/時間差，通過對相位/時間差計算得到頻差和頻差的起伏。該芯片在數(shù)據(jù)處理和頻率測量上有著非常大的靈活性，易于控制且可以快速而又精確的得到實際的發(fā)射頻率。
[0033]如圖6所不，上位機接收由DSP傳輸?shù)拇蠊β孰姶虐l(fā)射機每個發(fā)射頻點實時發(fā)射時的輸出性能參數(shù)(輸出電壓、輸出電流及實際發(fā)射頻率)數(shù)據(jù)，生成相應的數(shù)據(jù)表，并儲存到相應的數(shù)據(jù)表中。例如可以儲存到excel表中。如圖7所示，表中從左到右記錄的分別是采樣電壓的峰峰值，發(fā)射的頻率值及采樣電流的峰峰值，最左側每一個編號對應一個周期。如圖8所示，上位機可以實時顯示采樣數(shù)據(jù)，在顯示界面中生成實際的發(fā)射頻率波形圖，直接觀測到發(fā)射機在該頻點下的實際發(fā)射頻率，并生成實際發(fā)射頻率、輸出電壓、輸出電流的數(shù)據(jù)表，實時顯示采樣得到的發(fā)射電壓的峰峰值，發(fā)射電流的峰峰值及實際發(fā)射頻率的變化。用上述分析所得到的數(shù)據(jù)，得到發(fā)射機各個頻點的采樣數(shù)據(jù)分析表，以此作為發(fā)射機發(fā)射效果的一種評定系統(tǒng)，同時為以后接收機接收數(shù)據(jù)提供一個參考，從而驗證發(fā)射機的發(fā)射效果。如圖7所示，可以清楚的查閱實際發(fā)射時在7680Hz頻率下的發(fā)射電壓、發(fā)射電流及實際發(fā)射頻率，為后期的數(shù)據(jù)處理和后期對發(fā)射頻率的計算處理提供直接的數(shù)據(jù)來源，及為接收機在接收數(shù)據(jù)、對其數(shù)據(jù)處理上提供了一定指導作用。
[0034]綜上所述，本設計提出了一種針對大功率電磁發(fā)射機的發(fā)射性能參數(shù)的評定系統(tǒng)，能快速有效的分析出大功率電磁發(fā)射機在工作時，發(fā)射頻點的穩(wěn)定性及其發(fā)射頻率分布。本實用新型能直接檢驗出各種大功率電磁發(fā)射機的發(fā)射效果、優(yōu)缺點，為接收機在接收數(shù)據(jù)、對其數(shù)據(jù)處理上提供了一定指導作用，對以后的大功率電磁發(fā)射機的優(yōu)化有一定的指導意義。
[0035]以上實施方式僅用于說明本實用新型，而并非對本實用新型的限制，有關【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型。因此所有等同的技術方案也屬于本實用新型的保護范疇。
【權利要求】
1.一種大功率電磁發(fā)射機性能評定系統(tǒng)，其特征在于，包括: 信號調理單元、數(shù)據(jù)采樣單元、數(shù)據(jù)處理單元和上位機； 所述信號調理單元、所述數(shù)據(jù)采樣單元、所述數(shù)據(jù)處理單元和所述上位機依序通信連接; 所述信號調理單元接收大功率電磁發(fā)射機性能參數(shù)信息并調理；所述數(shù)據(jù)采樣單元對調理后的性能參數(shù)信號采樣得到性能參數(shù)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理單元對采樣到的性能參數(shù)數(shù)據(jù)進行處理并傳輸至所述上位機；所述上位機接收所述數(shù)據(jù)處理單元處理后的性能參數(shù)數(shù)據(jù)后顯示并保存。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號調理單元包括: 信號跟隨模塊、信號放大模塊、信號濾波模塊、電平轉換模塊； 所述信號跟隨模塊、所述信號放大模塊、所述信號濾波模塊、所述電平轉換模塊依序通信連接； 所述信號跟隨模塊對電磁發(fā)射機輸出的性能參數(shù)信號跟隨處理后輸出至所述信號放大模塊，所述信號放大模塊對跟隨后的性能參數(shù)信號放大處理后輸出至所述信號濾波模塊；所述信號濾波模塊對放大處理后的性能參數(shù)信號濾波處理后輸出至所述電平轉換模塊；所述電平轉換模塊對濾波處理后的性能參數(shù)信號做電平轉換處理。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述性能參數(shù)包括:輸出電壓、輸出電流及實際發(fā)射頻率。
4.如權利要求1-3任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采樣單元是AD7606芯片。
5.如權利要求1-3任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)處理單元是TMS320F28335DSP 芯片。
【文檔編號】H04B17/15GK204216904SQ201420689245
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權日:2014年11月17日
【發(fā)明者】張一鳴, 韓磊, 任喜國, 陶海軍, 王旭紅, 丁建智, 史志富, 朱學政 申請人:北京工業(yè)大學