一种新型高精度矿用双频激电接收机的制作方法

本发明属于矿物探测技术领域，具体是一种新型高精度矿用双频激电接收机。

背景技术：

目前，随着国民经济的发展，国家对矿物资源的需求量越来越大。经过几十年的勘探，矿物资源的勘探环境变得越来越恶劣，对矿物资源的勘探也越来越困难。因此，提高勘探设备的工作效率、精度、安全性，能够大大的减少不必要的经济损失，提高勘探的准确性。

矿物探测可分为时间域激电法和频域激电法，时间域激电法实际上就是研究矿物激发极化后的二次电位随时间变化的方法，由于时间域激电法的探测设备笨重，可以在交通方便的平原地区应用，但在接地条件差、干扰大和地形条件差的山区，时间域激电就非常困难了。目前，矿物探测都是采用频域激电法，频率域激电和时间域激电在反映地下极化体的能力上是相当的。但是频域激电不需要断电更换不同频率电流，探测设备变得轻便灵活、提高抗干扰能力等优点。在矿物探测频域激电法中的：(1)变频法，该方法是在不断电的情况下，采用两次分别供应低频电流和高频电流测出高、低频电压差，并计算视幅频率，但这种方法不能同时采集到两种频率的激电电压；(2)双频激电法，这种方法由中南大学的何继善院士发明的一种地球物理勘探方法的双频激电接收机虽然能够实现两种频率信号的同步接收，并采集到相应的激电电压信号，但是由于同步精度不够，AD转换器的转换精度低，激发极化效应和电磁耦合效应的干扰、处理器的对数据处理能力较弱等一系列的因素，导致相关设备的精度低，数据处理能力弱，出现数据不稳定等一系列现象。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服现有技术的不足，而提供一种新型高精度矿用双频激电接收机，该接收机的稳定性、抗干扰能力有很大程度的提高，能同时采集到高精度的高、低两种频率的激电电压，且高、低频信号同步精度高，数据处理效率高。

实现本发明目的的技术方案是：

一种新型高精度矿用双频激电接收机，包括信号调理模块、AD转换模块、FPGA处理模块、DSP处理模块、显示模块和电源模块，电源模块给信号调理模块、AD转换模块、FPGA处理模块、DSP处理模块和显示模块供电，FPGA处理模块分别与AD转换模块、DSP处理模块和显示模块连接，AD转换模块还与信号调理模块连接。

所述的信号调理模块的作用是对接收到的激电电压弱信号进行预处理得到纯净信号。

所述的AD转换模块的作用是将信号调理模块预处理后的纯净信号进行AD转换，将信号转换成数字信号。

所述的FPGA处理模块的作用是对AD模块转换的数字信号数据缓存，并将缓存好的数据批量的传送至DSP处理模块，并对各个模块的的正常控制。

所述的DSP处理模块的作用是将FPGA处理模块传送来的数据进行相应的算法处理，然后将算法处理后得到的数据再传送给FPGA处理模块，经过FPGA处理模块的控制，最终将数据在显示模块中显示出来。

所述的FPGA处理模块和DSP处理模块的连接是双向连接。

所述的信号调理模块进一步包括前端放大电路、高频滤波电路、低频滤波电路、4/8多路复用器、检波积分电路和程控增益放大电路；前端放大电路分别与高频滤波电路和低频滤波电路一端连接，4/8多路复用器分别与高频滤波电路和低频滤波电路另一端连接，4/8多路复用器还与检波积分电路连接，检波积分电路还与程控增益放大电路连接；其中：

所述的前端放大电路的作用是对接收到的微弱的激电电压信号进行放大处理；所述的高频滤波电路的作用是从放大后的激电电压信号中的双频信号中提取纯净的高频激电电压信号；所述的低频滤波电路的作用是从放大后的激电电压信号中的双频信号中提取纯净的低频激电电压信号；所述的4/8多路复用器的作用是分别对高、低频激电电压信号进行控制，实现对4路信号之一切换至公共输出；所述的检波积分电路的作用是分别对经过4/8多路复用器后的高、低频激电电压信号中的IP效应和EM效应干扰信号进行消除处理；所述的程控增益放大电路的作用是对检波积分电路处理后的信号进行程控增益放大，使放大后的信号被AD转换模块处理。

所述的AD转换模块为24位高精度Δ-∑型A/D转换器、32位高精度Δ-∑型A/D转换器中的至少一种。

所述的4/8多路复用器的芯片为ADG509FB芯片。

所述的前端放大电路芯片选用精密、双通道的仪表放大器AD526芯片。

所述的检波积分电路的检波选电路选用OPA2227运放芯片，积分电路选用OPA602运放芯片。

本发明的有益效果是：一种新型高精度矿用双频激电接收机，通过高精度、高分辨率采集大量的数据，完整的获取了地下矿物激发极化后的高、低频率的二次电位数据，并通过FPGA处理器和DSP处理器快速、有效的进行数据处理，完成高频电位差幅值ΔV_H、低频电位差幅值ΔV^L、视幅频率F_S、低频视电阻率ρ^SL、高频视电阻率ρ^SH等多项物性参数的测量和显示，从不同电性角度分析与刻画地下矿物结构。为精确的分析矿物种类及含量提供可靠的数据信息，具有稳定性、抗干扰能力有很大程度的提高，能同时采集到高精度的高、低两种频率的激电电压，且高、低频信号同步精度高，数据处理效率高的优点，从而提高勘探效率及降低不准确导致不必要的经济损失。

附图说明

图1一种新型高精度矿用双频激电接收机系统框图；

图2信号调理模块框图；

图中，1.信号调理模块 2.AD转换模块 3.FPGA处理模块 4.显示模块 5.DSP处理模块 6.电源模块 7.前端放大电路 8.高频滤波电路 9.低频滤波电路 10.4/8多路复用器 11.检波积分电路 12.程控增益放大电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述，但不是对本发明的限定。

实施例

如图1所示，一种新型高精度矿用双频激电接收机，包括信号调理模块1、AD转换模块2、FPGA处理模块3、DSP处理模块5、显示模块4和电源模块6，电源模块6给信号调理模块1、AD转换模块2、FPGA处理模块3、DSP处理模块5和显示模块4供电，FPGA处理模块3分别与AD转换模块2、DSP处理模块5和显示模块4连接，AD转换模块2还与信号调理模块1连接，其中：

所述的信号调理模块1的作用是对接收到的激电电压弱信号进行预处理得到纯净信号；所述的AD转换模块2的作用是将信号调理模块1预处理后的纯净信号进行AD转换，将信号转换成数字信号；所述的FPGA处理模块3的作用是对AD模块转换2的数字信号数据缓存，并将缓存好的数据批量的传送至DSP处理模块5，并对各个模块的的正常控制；所述的DSP处理模块5的作用是将FPGA处理模块3传送来的数据进行相应的算法处理，然后将算法处理后得到的数据再传送给FPGA处理模块3，经过FPGA处理模块3的控制，最终将数据在显示模块4中显示出来。

所述的FPGA处理模块3和DSP处理模块5之间的连接是双向连接。

如图2所示，所述的信号调理模块1进一步包括前端放大电路7、高频滤波电路8、低频滤波电路9、4/8多路复用器10、检波积分电路11和程控增益放大电路12；前端放大电路7分别与高频滤波电路8和低频滤波电路9一端连接，4/8多路复用器10分别与高频滤波电路8和低频滤波电路9另一端连接，4/8多路复用器10还与检波积分电路11连接，检波积分电路11还与程控增益放大电路12连接；其中：

所述的前端放大电路7的作用是对接收到的微弱的激电电压信号进行放大处理；所述的高频滤波电路8的作用是从放大后的激电电压信号中的双频信号中提取纯净的高频激电电压信号；所述的低频滤波电路9的作用是从放大后的激电电压信号中的双频信号中提取纯净的低频激电电压信号；所述的4/8多路复用器10的作用是分别对高、低频激电电压信号进行控制，实现对4路信号之一切换至公共输出；所述的检波积分电路11的作用是分别对经过4/8多路复用器10后的高、低频激电电压信号中的IP效应和EM效应干扰信号进行消除处理；所述的程控增益放大电路12的作用是对检波积分电路11处理后的信号进行程控增益放大，使放大后的信号供被AD转换模块2处理。

所述的AD转换模块2采用24位高精度Δ-∑型A/D转换器。

所述的4/8多路复用器10的芯片选用ADG509FB芯片。

所述的前端放大电路7选用精密、双通道的仪表放大器AD526芯片。

所述的检波积分电路11的检波选电路选用OPA2227运放芯片，积分电路选用OPA602运放芯片。

使用时，对接收到的激电电压信号经前端放大电路7进行放大处理后，经过高频滤波电路8和低频滤波电路9，再经过4/8多路复用器10对高、低频激电电压信号进行选择输出控制，之后进入检波积分电路11消除IP效应和EM效应干扰信号的影响，最后到程控增益放大电路12，对信号进行程控增益放大；放大后的纯净信号通过采用24位高精度、高分辨率Δ-∑型A/D转换器的AD转换器模块2，转换后的高频电位差幅值ΔV_H和低频电位差幅值ΔV^L数据传到FPGA处理模块中，经FPGA处理模块3的控制下，将数据批量传输到DSP处理模块5中，根据视幅频率计算公式：低频视电阻率计算公式：其中K为装置系数，I_L为低频供电电流；高频频视电阻率计算公式：其中K为装置系数，I_H为高频频供电电流。通过以上的算法处理，计算出视福频率、低频视电阻率、高频视电阻率。最后通过FPGA模块3的控制，将DSP处理模块5处理后的高频电位差、低频电位差、视幅频率、视电阻率数据在显示模块4中显示出来。