專利名稱：一種可變頻數(shù)字測(cè)深儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子探測(cè)儀領(lǐng)域，尤其涉及一種可變頻的測(cè)量深度的儀器。
背景技術(shù)：
目前的測(cè)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(cè)回波的電路則是根據(jù)發(fā)射電路的振蕩頻率而設(shè)計(jì)，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?cè)鲆娣糯笃骰蚴怯眠\(yùn)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(jiǎn)單的二極管單邊檢波電路，檢波后的信號(hào)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(cè)深儀，發(fā)射電路與接收電路的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)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(duì)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(dǎo)致信號(hào)處理雜波干擾大，降低了測(cè)深儀的探測(cè)靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種可變頻數(shù)字測(cè)深儀，能靈活調(diào)節(jié)發(fā)射波頻率，并提高了探測(cè)的靈敏度。 本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種可變頻數(shù)字測(cè)深儀，包括網(wǎng)絡(luò)輸入輸出模塊連接
數(shù)字信號(hào)處理器的命令輸入端、所述數(shù)字信號(hào)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(dòng)電路、換能器、回波接收運(yùn)算放大器、混頻器，所述數(shù)字信號(hào)
處理器的第二輸出端依次連接時(shí)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(hào)處理器的數(shù)據(jù)輸入端。 上述測(cè)深儀各部分電路處理信號(hào)的過程是所述數(shù)字信號(hào)處理器接收控制電腦發(fā)
出的測(cè)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(dòng)后驅(qū)動(dòng)所述換能器，同時(shí)
控制所述直接波形生成器產(chǎn)生一個(gè)比發(fā)射波頻率高的簡(jiǎn)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(yùn)算放大器處理，在所述混頻器中與所述簡(jiǎn)諧波形混
合變成一個(gè)固定載波頻率的信號(hào)波，所述固定頻率的信號(hào)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(hào)處理器傳送到控制電腦處理，得到回波
深度值。 進(jìn)一步，上述測(cè)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(hào)處理器，輸出端連接所述發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路。 進(jìn)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(jìn)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(jiǎn)諧波形混合變成一個(gè)固定載波頻率的信號(hào)波。 更進(jìn)一步，所述簡(jiǎn)諧波的頻率范圍是555KHz-1205KHz ;所述固定載波頻率的信號(hào)波的頻率范圍是400KHz-500KHz。 本實(shí)用新型的測(cè)深儀采用了直接數(shù)字發(fā)射波頻率生成技術(shù)、先進(jìn)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(cè)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(jìn)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(hào)都能轉(zhuǎn)換為一個(gè)固定載波頻率的信號(hào)波，這樣整個(gè)測(cè)深儀通道電路也 就能處理不同頻率的回波信號(hào)，其混頻電路處理信號(hào)效果好，雜波干擾少，讓儀器隨時(shí)可以 匹配連接不同頻率的換能器。所述測(cè)深儀進(jìn)一步采用乘法雙邊檢波技術(shù)，能大大提高探測(cè) 接收電路的靈敏度。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的測(cè)深儀結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的測(cè)深儀工作流程示意圖。
具體實(shí)施方式為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新 型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。 如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種可變頻數(shù)字測(cè)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(hào)(DSP)處理器2的命令輸入端、所述數(shù)字信號(hào)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(dòng)電路5、換能 器6、回波接收運(yùn)算放大器7、混頻器8，所述數(shù)字信號(hào)處理器的第二輸出端依次連接時(shí)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(hào)處理器2的數(shù)據(jù)輸入端。 作為一種實(shí)施方式，上述測(cè)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(hào)處理器2，輸出端連接所述發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路5。 如圖2所示，所述測(cè)深儀的工作流程如下 安裝有測(cè)深控制軟件的工業(yè)控制電腦15通過測(cè)深儀網(wǎng)卡芯片1的LAN端口發(fā)送 測(cè)深命令給數(shù)字信號(hào)(DSP)處理器2，數(shù)字信號(hào)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(dòng)電路5放大驅(qū)動(dòng)后驅(qū)動(dòng)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(gè)比發(fā)射波頻率高455KHz的簡(jiǎn)諧波形送給混頻器8。 所述數(shù)字信號(hào)處理器2還通過DA端口連接時(shí)間變化增益控制電路13，控制時(shí)間變化增益控 制電路合成時(shí)間增益變化(TVG)曲線傳送給可調(diào)增益放大器10，進(jìn)行TVG控制處理。 探測(cè)的回波經(jīng)過換能器6變換后成為微弱的電信號(hào)，先經(jīng)過一級(jí)回波接收運(yùn)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(hào)頻率高455KHz的簡(jiǎn)諧 波信號(hào)作減頻處理，不同頻率的回波信號(hào)就統(tǒng)一變成一個(gè)固定載波頻率為455KHz的信號(hào) 波，經(jīng)過混頻器處理后的455KHz的信號(hào)波再通過一個(gè)中心頻率為455KHz的陶瓷帶通濾波 器9和運(yùn)算放大電路，濾波后的信號(hào)再經(jīng)過兩級(jí)可調(diào)增益放大器10放大與濾波處理，使回 波信號(hào)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(hào)(DSP)處理器2的AD模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端，經(jīng)過數(shù)字信號(hào)(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(jì)算 后得到回波深度值顯示出來。 需要說明的是，上述實(shí)施例中所述簡(jiǎn)諧波的頻率范圍是555KHz-1205KHz ;所述固 定載波頻率的信號(hào)波的頻率范圍是400KHz-500KHz。取655KHz簡(jiǎn)諧波和455KHz信號(hào)波只 是一種實(shí)施方式，頻率還可取其它數(shù)值，這不能限定本實(shí)用新型之權(quán)利中采用混頻技術(shù)的 保護(hù)范圍。 本實(shí)用新型實(shí)施例通過對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器中的軟件設(shè)置來修改調(diào)整測(cè)深儀的發(fā) 射波頻率，操作更加方便、精準(zhǔn)，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(hào)都能轉(zhuǎn)換為一個(gè)固定載波頻率的信號(hào)波，這樣整個(gè)測(cè)深儀通道電路也 就能處理不同頻率的回波信號(hào)，其混頻電路處理信號(hào)效果好，雜波干擾少，讓儀器隨時(shí)可以 匹配連接不同頻率的換能器。所述測(cè)深儀進(jìn)一步采用乘法雙邊檢波技術(shù)，能大大提高探測(cè) 接收電路的靈敏度。 以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式而已，當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型之 權(quán)利范圍，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前 提下，還可以做出若干改進(jìn)和變動(dòng)，這些改進(jìn)和變動(dòng)也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種可變頻數(shù)字測(cè)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(hào)處理器的命令輸入端、所述數(shù)字信號(hào)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(dòng)電路、換能器、回波接收運(yùn)算放大器、混頻器，所述數(shù)字信號(hào)處理器的第二輸出端依次連接時(shí)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(hào)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(cè)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(hào)處理器，輸出端連接所述發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變頻數(shù)字測(cè)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(cè)深儀，其特征在于，所述簡(jiǎn)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(hào)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(cè)深儀，其特征在于，所述簡(jiǎn)諧波的頻率為655KHz ;所述固定載波頻率的信號(hào)波的頻率為455KHz。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種可變頻數(shù)字測(cè)深儀，包括網(wǎng)絡(luò)輸入輸出模塊連接數(shù)字信號(hào)處理器的命令輸入端、所述數(shù)字信號(hào)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(dòng)電路、換能器、回波接收運(yùn)算放大器、混頻器，所述數(shù)字信號(hào)處理器的第二輸出端依次連接時(shí)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(hào)處理器的數(shù)據(jù)輸入端。所述測(cè)深儀采用了直接數(shù)字發(fā)射波頻率生成技術(shù)、先進(jìn)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(cè)的靈敏度。
文檔編號(hào)G01B15/00GK201463853SQ20092005769
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)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(qiáng), 王受芬, 鮑志雄 申請(qǐng)人:廣州市中海達(dá)測(cè)繪儀器有限公司