三維電阻率成像系統(tǒng)多通道電測裝置制造方法
【專利摘要】一種三維電阻率成像系統(tǒng)的多通道電測裝置，它以兩個8通道24位高速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器為模擬電路部分核心進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，每個通道配備獨(dú)立的由采樣保持器、低通濾波器、可編程放大器、電位平移電路和電壓基準(zhǔn)電路組成的前置調(diào)理電路。數(shù)字部分以CortexM3為核心，通過兩路SPI總線控制與模擬部分進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過GPIO口控制高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器與前端調(diào)理電路相連形成反饋電路提高測量精度，提高CAN總線實(shí)現(xiàn)多個電測裝置的互聯(lián)。本發(fā)明采用16路并行采集方式，每路信號具有獨(dú)立的前端調(diào)理電路，利用LPC1788的高速數(shù)據(jù)處理功能，采用數(shù)字濾波算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，提高了電測裝置的數(shù)據(jù)可靠性和整個系統(tǒng)性能。
【專利說明】三維電阻率成像系統(tǒng)多通道電測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地球物理勘探【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種三維電阻率成像系統(tǒng)多通道電測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電法勘探的研究工作始于十九世紀(jì)初，隨著科學(xué)的發(fā)展和找礦的需要，電法勘探理論和儀器日臻完善。進(jìn)入本世紀(jì)初，隨著大規(guī)模集成電路的應(yīng)用和計(jì)算速度的進(jìn)一步提高，電法勘探已開始向三維方向發(fā)展，高密度電法儀已從第一代發(fā)展到第四代。
[0003]三維電阻率采集硬件系統(tǒng)由主控系統(tǒng)、電測裝置、智能電極系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、多芯電纜、傳輸電纜(總線)等組成。電測裝置作為硬件系統(tǒng)的重要組成部分，需要滿足以下幾點(diǎn)主要任務(wù):(I)信號調(diào)理，電測裝置輸入信號由外部噪聲、系統(tǒng)噪聲和有用信號疊加組成的，通過信號采樣保持電路、無源低通濾波電路、可編程主放電路對前端輸入電路進(jìn)行處理；(2)信號轉(zhuǎn)換處理，將調(diào)理電路輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，輸入處理器進(jìn)行數(shù)字濾波，并將濾波后的信號傳輸?shù)街鳈C(jī)；(3)顯示與控制，每個電測裝置都獨(dú)立具有用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能的液晶屏和4X4標(biāo)準(zhǔn)鍵盤，實(shí)現(xiàn)參數(shù)輸入、數(shù)據(jù)顯示和裝置控制功能。(4)同步功能，通過GPS完成多個電測裝置在時間上的同步，實(shí)現(xiàn)同步并行數(shù)據(jù)采集與處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是提供一種能滿足三維電阻率成像系統(tǒng)中硬件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)電測裝置要求的三維電阻率成像系統(tǒng)多通道電測裝置。
[0005]本發(fā)明的三維電阻率成像系統(tǒng)多通道電測裝置，包括模擬部分、前置調(diào)理電路、數(shù)字部分，模擬部分包括兩個24位AD轉(zhuǎn)換器(U49、U50),每個AD轉(zhuǎn)換器采集處理8路輸入信號；前置調(diào)理電路由采樣保持電路(Ul?U16)、低通濾波電路(U17?U32)、可編程放大電路(U33?U48)、電位平移電路和電壓基準(zhǔn)電路組成，輸入信號首先通過采樣保持電路(Ul?U16)，保證AD轉(zhuǎn)換輸入信號的穩(wěn)定性；低通濾波電路(U17?U32)電阻和電容組成的雙T低通濾波網(wǎng)絡(luò)，它具有濾除高頻干擾信號，消除噪聲的作用，并讓測量的直流輸入信號順利通過；可編程放大電路和AD驅(qū)動電路(U33?U48)，程控增益放大器的放大倍數(shù)根據(jù)第一次供電周期A/D轉(zhuǎn)換器輸出電壓由主控機(jī)設(shè)定，使輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的信號幅度總是處于A/D轉(zhuǎn)換器半量程和滿量程之間，保證A/D轉(zhuǎn)換的精度；數(shù)字部分為Cortex M3-LPC1788 (U51)通過SPI總線控制數(shù)據(jù)的采集與傳輸，通過CAN總線實(shí)現(xiàn)多個電測系統(tǒng)和主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，通過GPIO 口控制人機(jī)交互界面和12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC8562 (U52)與前端電路組成反饋控制電路，通過485總線控制智能電極的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，通過串口控制GPS同步功能。
[0006]器件優(yōu)選為:嵌入式微處理器Cortex M3 -LPC1788，模數(shù)轉(zhuǎn)換器DAC8562，數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADS1278，可編程增益放大器PGA204，基準(zhǔn)芯片REF525，放大器INA128，CAN總線隔離器 CTM8251。[0007]本發(fā)明的三維電阻率成像系統(tǒng)多通道電測裝置，為了提高電測裝置的采集速度和穩(wěn)定性，采用16路并行采集方式，每路信號具有獨(dú)立的前端調(diào)理電路，利用LPC1788的高速數(shù)據(jù)處理功能，采用數(shù)字濾波算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，提高了電測裝置的數(shù)據(jù)可靠性和整個系統(tǒng)性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中模擬部分電路示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)字部分電路示意圖。
具體實(shí)施方案
[0009]結(jié)合附圖對實(shí)例I作進(jìn)一步說明:
圖1中，輸入信號通過采樣保持電路(Ul~U16)、電阻和電容組成的雙T低通濾波網(wǎng)絡(luò)低通濾波電路(Ul7~U32)、可編程放大電路和AD驅(qū)動電路(U33~U48)，輸入A/D轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)通過SPI總線控制數(shù)據(jù)的采集與傳輸?shù)綌?shù)字部分核心為Cortex M3 -LPC1788 (U51)。數(shù)字部分通過CAN總線實(shí)現(xiàn)多個電測系統(tǒng)和主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，通過GPIO 口控制人機(jī)交互界面(串口液晶屏和4X4鍵盤)和12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC8562 (U52)與前端電路組成反饋控制電路。
[0010]模擬部分結(jié)構(gòu)如圖2所示。以INA128 (Ul~U16)為前端信號調(diào)理電路采樣保持器的核心的放大器一部分，電纜輸入接頭與其2、3號引腳相連作為輸入。根據(jù)公式放大增
益
【權(quán)利要求】
1.一種三維電阻率成像系統(tǒng)多通道電測裝置，包括模擬部分、前置調(diào)理電路、數(shù)字部分，其特征在于:模擬部分包括兩個24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1278 (U49、U50)，前置調(diào)理電路由采樣保持電路(Ul?U16)、低通濾波電路(Ul7?U32)、可編程放大電路(U33?U48)、電位平移電路和電壓基準(zhǔn)電路組成，數(shù)字部分核心Cortex M3 -LPC1788 (U51)控制數(shù)據(jù)的采集與傳輸、人機(jī)交互界面，12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC8562 (U52)與前端電路組成反饋控制電路；輸入信號由以INA128為核心的米樣保持電路(Ul?U16)的6號引腳輸入,通過低通濾波電路(U17?U32)，正向放大信號由可編程放大電路(U33?U48)的11號引腳輸出以并行方式輸入24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1278 (U49、U50)的3、1、63、61、51、49、47、45號引腳，16路輸入并聯(lián)接24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1278 (U49、U50)的4、2、64、62、52、50、48、46號引腳，電壓基準(zhǔn)電路連接24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1278 (U49、U50)的10號引腳組成AD驅(qū)動電路；信號由模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，通過SPI總線傳輸?shù)綌?shù)字部分核心(U51)的兩路SPI控制器上，數(shù)字部分核心(U51)對信號進(jìn)行處理后通過12個GPIO 口將數(shù)字信號以并行方式傳輸?shù)綌?shù)模轉(zhuǎn)換器DAC8562 (U52)的I?9、17、18號引腳，并與采樣保持電路(Ul?U16)的5號引腳相連形成反饋控制電路；數(shù)字部分核心(U51)通過I路串口與TFT液晶屏連接，通過8路GPIO 口與4X4防水鍵盤相連，通過串口連接GPS。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維電阻率成像系統(tǒng)多通道電測裝置，其特征在于:16路輸入信號擁有獨(dú)立的前端調(diào)理電路，采用差模方式輸入，實(shí)現(xiàn)了 16路信號并行采集。
【文檔編號】G01V3/04GK103454688SQ201310410751
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】鄧居智, 劉慶成, 徐哈寧, 曾正軍, 湯洪志, 黎正根, 肖慧, 龔育齡 申請人:東華理工大學(xué)