一種智能高精度質(zhì)子磁力儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種地質(zhì)勘探設(shè)備，尤其涉及一種智能高精度質(zhì)子磁力儀。
【背景技術(shù)】
[0002]公知技術(shù)中，質(zhì)子磁力儀可以礦產(chǎn)資源探測，含油、氣盆地構(gòu)造探測，工程和環(huán)境勘探，地下埋藏物和管線探測，地震和火山前兆觀測，考古，對物質(zhì)磁性的高精度測量等等，屬于高精度磁法勘探，隸屬書地球物理勘探(簡稱“物探”)的一種方法，其既可以通過自然界的巖石和礦石具有不同磁性，可以產(chǎn)生各不相同的磁場，它使地球磁場在局部地區(qū)發(fā)生變化，出現(xiàn)地磁異常，利用磁力儀發(fā)現(xiàn)和研究這些磁異常，進(jìn)而可以尋找磁性礦體和研究地質(zhì)構(gòu)造。同時(shí)也可以檢測某地區(qū)的磁場變化來研究地震、火山的預(yù)測！
[0003]目前，國內(nèi)的質(zhì)子磁力儀的在數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和測量范圍的設(shè)計(jì)存在非常大的問題，主要有以下兩點(diǎn):
[0004](1)由于質(zhì)子磁力儀輸出信號極其微弱，很容易受噪音信號干擾，目前國產(chǎn)的質(zhì)子磁力儀在前級測量時(shí)，都混入較大的干擾信號，后通過鎖相環(huán)的方式彌補(bǔ)，雖然能大致測出磁場信號，但測量結(jié)果往往數(shù)據(jù)跳動(dòng)較大，不穩(wěn)定，無法達(dá)到準(zhǔn)確測量的目的。
[0005](2)為提高數(shù)據(jù)測量的穩(wěn)定性，鎖相環(huán)往往設(shè)置的跟蹤頻率較窄，致使磁力儀測量范圍較窄，去不同地方測量，當(dāng)磁場強(qiáng)度變化較大時(shí)，往往需要重新設(shè)置電路參數(shù)，給用戶帶來很大的不便。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種智能高精度質(zhì)子磁力儀，以解決了傳統(tǒng)采用鎖相環(huán)時(shí)，測量數(shù)據(jù)波動(dòng)大，測量精度不高、測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定性差的技術(shù)問題。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種智能高精度質(zhì)子磁力儀，包括:測量探頭，且所述測量探頭依次通過LC諧振選頻電路、高頻濾波電路、信號放大單元電路、整形電路、頻率測量電路與一主控制器相連。
[0008]進(jìn)一步，所述信號放大單元電路包括:與高頻濾波電路的輸出端相連的低噪音放大電路，與該低噪音放大電路的輸出端相連的精密放大電路，以及所述精密放大電路通過帶通濾波放大電路與整形電路的輸入端相連。
[0009]進(jìn)一步，所述LC諧振選頻電路包括:第一級濾波子電路，所述第一級濾波子電路與測量探頭中的電感構(gòu)成LC諧振選頻網(wǎng)絡(luò)，其中所述第一級濾波子電路包括若干并聯(lián)的選頻電容，且各選頻電容分別通過相應(yīng)的開關(guān)進(jìn)行選頻控制；以及所述LC諧振選頻電路還包括:與所述LC諧振選頻網(wǎng)絡(luò)的輸出端相連的第一級放大電路，且通過該第一級放大電路與尚頻濾波電路的輸入端相連。
[0010]進(jìn)一步，所述低噪音放大電路采用場效應(yīng)管放大電路；所述精密放大電路采用精密差分放大電路；所述帶通濾波放大電路采用C0MS雙二階通用開關(guān)電容有源濾波器；所述整形電路采用施密特觸發(fā)器；以及所述頻率測量電路采用由CPLD構(gòu)成的頻率測量電路。
[0011]進(jìn)一步，所述主控制器還連接有人機(jī)界面、數(shù)據(jù)存儲模塊和GPS模塊。
[0012]進(jìn)一步，所述主控制器還連接有無線通訊模塊，該無線通訊模塊包括:藍(lán)牙、3G模塊、4G模塊、GPRS模塊、CDMA模塊和WiFi模塊。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014]—、使用范圍廣，即本智能高精度質(zhì)子磁力儀可測量20000-120000nT的磁場信號，因此無需調(diào)整在地球的每個(gè)角落都可測量。
[0015]二、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確穩(wěn)定:即測量探頭信號先進(jìn)行LC諧振濾波，放大了有用信號，抑制了噪音信號；再采用高頻濾波器，濾除了探頭接收到的無線電高頻干擾噪音；并且通過超低噪音的場效應(yīng)管對信號進(jìn)行放大，對比傳統(tǒng)的集成運(yùn)放，使信號的信噪比得到大大的改善；以及過選頻放大，放大有用信號，大大削弱大噪音信號，充分保證了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
[0016]三、測量精度高，即分辨率可以達(dá)到0.0lnT，靈敏度達(dá)到0.05ηΤ，絕對精度位
±0.2ηΤο
[0017]四、智能化程度高，即搭載了無線通訊模塊可以進(jìn)遠(yuǎn)程高速數(shù)據(jù)傳輸、儀器遠(yuǎn)程控制，在野外基站測量時(shí)候可以提醒電量、坐標(biāo)等信息。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0019]圖1示出了本實(shí)用新型的智能高精度質(zhì)子磁力儀的原理框圖；
[0020]圖2示出了信號放大單元電路的原理框圖；
[0021]圖3示出了 LC諧振選頻電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0023]圖1示出了本實(shí)用新型的智能高精度質(zhì)子磁力儀的原理框圖。
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種智能高精度質(zhì)子磁力儀，包括:測量探頭，且所述測量探頭依次通過LC諧振選頻電路、高頻濾波電路、信號放大單元電路、整形電路、頻率測量電路與一主控制器相連。
[0025]具體的，當(dāng)加入LC諧振選頻電路后，實(shí)現(xiàn)了放大有用信號，抑制噪音信號的作用；再通過高頻濾波電路，濾除測量探頭感應(yīng)到的高頻無線電干擾信號；經(jīng)過信號放大單元電路對信號正確放大，并抑制噪聲信號；通過整形電路完成正弦波信號轉(zhuǎn)換成方波信號，利用頻率測量電路對信號的頻率進(jìn)行準(zhǔn)確測量，最后通過主控制器將頻率信號轉(zhuǎn)換為磁場信號。
[0026]所述主控制器例如但不限于采用單片機(jī)(帶有存儲功能)、嵌入式芯片等處理器。
[0027]圖2示出了信號放大單元電路的原理框圖。
[0028]如圖2所示，優(yōu)選的，所述信號放大單元電路包括:與高頻濾波電路的輸出端相連的低噪音放大電路，與該低噪音放大電路的輸出端相連的精密放大電路，以及所述精密放大電路通過帶通濾波放大電路與整形電路的輸入端相連。
[0029]圖3示出了 LC諧振選頻電路的電路原理圖。
[0030]如圖3所示，所述LC諧振選頻電路包括:第一級濾波子電路，所述第一級濾波子電路與測量探頭中的電感構(gòu)成LC諧振選頻網(wǎng)絡(luò)，其中所述第一級濾波子電路包括若干并聯(lián)的選頻電容(圖3中，電容C。、電容Q……電容C14、電容C15)，且各選頻電容分別通過相應(yīng)的開關(guān)(圖3中，開關(guān)K。、開關(guān)&……開關(guān)K14、開關(guān)K15)進(jìn)行選頻控制；以及所述LC諧振選頻電路還包括:與所述LC諧振選頻網(wǎng)絡(luò)的輸出端相連的第一級放大電路，且通過該第一級放大電路與高頻濾波電路的輸入端相連。
[0031]由于測量探頭本身為一電感，并且因?yàn)橹C振頻率和測量的磁場相關(guān)，而探頭本身電感量不可能變，所以需要選擇不同的電容值，使其在不同的磁場下產(chǎn)生諧振。
[0032]其中，作為各開關(guān)的控制方式包括兩種技術(shù)方案，其中一種是采用撥碼開關(guān)進(jìn)行手工選頻，另一種是采用電子開關(guān)，且各電子開關(guān)分別由主控制器控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或者人工進(jìn)行設(shè)定選頻。
[0033]作為本實(shí)施例的一種可選的實(shí)施方案。
[0034]所述低噪音放大電路可以但不限于采用場效應(yīng)管放大電路，即通過場效應(yīng)管放大電路(具體為超低噪音的場效應(yīng)管做前級放大)實(shí)現(xiàn)信號的信噪比得到最大程度的改善。
[0035]所述精密放大電路可以但不限于采用精密差分放大電路；即通過精密差分放大電路(具體采用且不限于芯片ΙΝΑ118)實(shí)現(xiàn)對信號的精確放大(設(shè)定信號放大倍數(shù))。
[0036]所述帶通濾波放大電路可以但不限于采用C0MS雙二階通用開關(guān)電容有源濾波器；即可以控制其精確濾波函數(shù)，設(shè)置其內(nèi)部中心頻率、Q值、工作模式來實(shí)現(xiàn)對信號的選頻放大濾波，提高微弱信號檢測的精度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對有用信號的正確放大，抑制噪音信號。
[0037]所述整形電路采用施密特觸發(fā)器，以將正弦波信號整成方波信號。
[0038]所述頻率測量電路可以但不限于采用由CPLD構(gòu)成的頻率測量電路。在現(xiàn)有技術(shù)中，低噪音放大電路、精密放大電路、帶通濾波放大電路、整形電路和頻率測量電路還具有很多電路形式，這里不再一一例舉。
[0039]進(jìn)一步，所述主控制器還連接有人機(jī)界面、數(shù)據(jù)存儲模塊和GPS模塊；其中，人機(jī)界面例如但限于采用觸摸屏、液晶顯示、按鍵鍵盤；所述數(shù)據(jù)存儲模塊例如但不限于采用主控制器內(nèi)部的FLASH存儲器，也可以采用外接存儲器的方式。
[0040]以及所述主控制器還連接有無線通訊模塊，該無線通訊模塊包括:藍(lán)牙、3G模塊、4G模塊、GPRS模塊、CDMA模塊和WiFi模塊中的一種或幾種。
[0041]以上述依據(jù)本實(shí)用新型的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)實(shí)用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能高精度質(zhì)子磁力儀，其特征在于，包括:測量探頭，且所述測量探頭依次通過LC諧振選頻電路、高頻濾波電路、信號放大單元電路、整形電路、頻率測量電路與一主控制器相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高精度質(zhì)子磁力儀，其特征在于，所述信號放大單元電路包括:與高頻濾波電路的輸出端相連的低噪音放大電路，與該低噪音放大電路的輸出端相連的精密放大電路，以及 所述精密放大電路通過帶通濾波放大電路與整形電路的輸入端相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能高精度質(zhì)子磁力儀，其特征在于，所述LC諧振選頻電路包括:第一級濾波子電路，所述第一級濾波子電路與測量探頭中的電感構(gòu)成LC諧振選頻網(wǎng)絡(luò)，其中 所述第一級濾波子電路包括若干并聯(lián)的選頻電容，且各選頻電容分別通過相應(yīng)的開關(guān)進(jìn)行選頻控制；以及 所述LC諧振選頻電路還包括:與所述LC諧振選頻網(wǎng)絡(luò)的輸出端相連的第一級放大電路，且通過該第一級放大電路與高頻濾波電路的輸入端相連。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的智能高精度質(zhì)子磁力儀，其特征在于， 所述低噪音放大電路采用場效應(yīng)管放大電路； 所述精密放大電路采用精密差分放大電路； 所述帶通濾波放大電路采用COMS雙二階通用開關(guān)電容有源濾波器； 所述整形電路采用施密特觸發(fā)器；以及 所述頻率測量電路采用由CPLD構(gòu)成的頻率測量電路。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能高精度質(zhì)子磁力儀，其特征在于，所述主控制器還連接有人機(jī)界面、數(shù)據(jù)存儲模塊和GPS模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能高精度質(zhì)子磁力儀，其特征在于，所述主控制器還連接有無線通訊模塊，該無線通訊模塊包括:藍(lán)牙、3G模塊、4G模塊、GPRS模塊、CDMA模塊和WiFi模塊。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及地質(zhì)勘探領(lǐng)域，并公開了一種智能高精度質(zhì)子磁力儀，包括：測量探頭，且所述測量探頭依次通過LC諧振選頻電路、高頻濾波電路、信號放大單元電路、整形電路、頻率測量電路與一主控制器相連；本智能高精度質(zhì)子磁力儀中通過測量探頭信號先進(jìn)行LC諧振濾波，放大了有用信號，抑制了噪音信號；再采用高頻濾波器，濾除了探頭接收到的無線電高頻干擾噪音；并且通過超低噪音的場效應(yīng)管對信號進(jìn)行放大，對比傳統(tǒng)的集成運(yùn)放，使信號的信噪比得到大大的改善；以及過選頻放大，放大有用信號，大大削弱大噪音信號，充分保證了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
【IPC分類】G01V3/40
【公開號】CN205003299
【申請?zhí)枴緾N201520739021
【發(fā)明人】陳龍
【申請人】上海艾都能源科技有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年9月22日