核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置。該裝置包括PC機(jī)通過串口與MCU控制模塊相連，MCU控制模塊經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器與DC-DC大功率模塊相連，DC-DC大功率模塊連接24V電瓶，由DC-DC大功率模塊產(chǎn)生高電壓，DC-DC大功率模塊通過防反沖保護(hù)電路連接到切換電路模塊，切換電路模塊的兩輸出端分別連接第一儲能電容以及第二儲能電容，電壓采集模塊采集第一儲能電容以及第二儲能電容的電壓值，并在輸出端通過A/D轉(zhuǎn)化器連接MCU控制模塊。相對于以前的單個電容，降低了每次疊加時間，減少了每個脈沖矩的工作時間，有效的縮短了充放電時間，提高了工作效率。
【專利說明】核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于利用核磁共振對含水體進(jìn)行檢測的地球物理勘探設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]MRS方法與鉆探方法相比，它具有成本低，非破壞性和高效率等優(yōu)點(diǎn)，與其他地球物理方法相比，MRS是一種直接勘查地下水的地球物理勘探方法。但是其對每個測試點(diǎn)的測量時間一般需要一個半小時以上，測試地點(diǎn)對環(huán)境的影響，在噪聲干擾嚴(yán)重的地區(qū)，電磁噪聲干擾較強(qiáng)，疊加次數(shù)就會隨之增加，測量時間可能會更長，這樣就會使MRS方法的效率降低，影響了該方法的推廣。
[0003]CN200997000公開了一種地面核磁共振找水儀發(fā)射裝置，該裝置能夠產(chǎn)生足夠大功率的交變電流脈沖，形成交變磁場來激發(fā)地下水中的氫核，產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象的地面核磁共振找水儀發(fā)射裝置。
[0004]CN101285895公開了一種“線電源激發(fā)多道接收地面核磁共振方法和系統(tǒng)”，利用發(fā)射機(jī)通過兩個打入地下的發(fā)射電極向地下供入拉摩爾頻率的交變電流，通過改變電極的距離和電流的大小產(chǎn)生不同的激發(fā)磁場；斷開激發(fā)場，在被激發(fā)的氫質(zhì)子旋進(jìn)到正常平衡態(tài)過程中，用高靈敏探頭組接收呈指數(shù)衰減規(guī)律的信號；將所述的信號通過信號傳輸線傳送給接收機(jī)，再將所述接收機(jī)接收的信號發(fā)送給信號處理與成像系統(tǒng)，進(jìn)行信號的預(yù)處理、去噪、反演和成像等處理。該發(fā)明能夠提供地下小體積的精細(xì)勘察；多道接收工作效率高，探測空間范圍大，有利于三維反演成像等特點(diǎn)；線電源激發(fā)，施工靈活簡單；
[0005]CN101251607公開了一種“地面核磁共振找水儀器的系統(tǒng)檢測、標(biāo)定裝置及檢測方法”。上位機(jī)經(jīng)通訊總線分別與核磁共振模擬信號發(fā)生器、系統(tǒng)自檢測單元和核磁共振找水儀器連接。地面核磁共振找水儀系統(tǒng)檢測、標(biāo)定方法包括:地面核磁共振找水儀系統(tǒng)檢測、標(biāo)定裝置自檢測，地面核磁共振找水儀關(guān)鍵參數(shù)標(biāo)定，地面核磁共振找水儀噪聲壓制能力檢測與標(biāo)定和地面核磁共振找水儀激發(fā)脈沖矩掃描過程檢測，實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對核磁共振找水儀器的性能指標(biāo)模擬野外條件下進(jìn)行測試和對儀器的系統(tǒng)標(biāo)定，使每一臺核磁共振找水儀器在進(jìn)行野外工作前進(jìn)行充分地測試，以保證儀器野外工作的穩(wěn)定性和可靠性，提高野外工作效率，降低野外工作成本。
[0006]CN103033849A公開了一種“帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀及其野外工作方法”，由計算機(jī)配置發(fā)射機(jī)和各接收機(jī)的工作參數(shù)，各接收機(jī)的工作模式可以在核磁共振測量模式和帶參考核磁共振測量模式之間進(jìn)行切換，每個接收機(jī)均可連接一個接收線圈和一個參考線圈，參考線圈個數(shù)的選取可依據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境噪聲水平而定，最多可連接8個參考線圈，在使用帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀進(jìn)行探測時，通過自適應(yīng)消噪算法對所取得的核磁共振信號數(shù)據(jù)進(jìn)行消噪處理，通過多通道測量方式實(shí)現(xiàn)對地下水體的二維探測，在有效提高探測的橫向分辨率的同時，也提高了核磁共振信號的信噪比，有利于在復(fù)雜地貌條件下和噪聲較大環(huán)境下對測區(qū)進(jìn)行核磁共振探測。
[0007]以上方法均實(shí)現(xiàn)了對核磁共振儀器發(fā)射系統(tǒng)的充電功能，但均采用電源向單個儲能電容充電方法，只能等待此儲能電容充電完成后才能進(jìn)行下一次發(fā)射，在實(shí)際探測過程中，發(fā)射系統(tǒng)整體耗時較長，工作效率有限。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的就是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置，通過增添一個儲能電容和一個切換電路以達(dá)到兩個電容的交替充放電，縮短每一次疊加的時間，縮短每個脈沖矩的時間，進(jìn)而縮短核磁共振找水儀在每個測點(diǎn)所需要的工作時間，提高工作效率。
[0009]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種核磁共振找水儀的快速電源充放電的探測裝置，該裝置通過發(fā)射電路進(jìn)行放電，該發(fā)射電路包括PC機(jī)1、MCU控制模塊3、DC-DC大功率模塊
5、24V電瓶12、A/D轉(zhuǎn)化器6、電壓采集模塊7、防反沖保護(hù)電路8、切換電路模塊9、第一儲能電容10以及第二儲能電容11，其中PC機(jī)I通過串口 2與MCU控制模塊3相連，MCU控制模塊3經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器4與DC-DC大功率模塊5相連，DC-DC大功率模塊5上連接、24V電瓶，由DC-DC大功率模塊5產(chǎn)生高電壓，DC-DC大功率模塊5通過防反沖保護(hù)電路8連接到切換電路模塊9，切換電路模塊9的兩輸出端分別連接第一儲能電容10以及第二儲能電容11，電壓采集模塊7采集第一儲能電容10以及第二儲能電容11的電壓，并在輸出端通過A/D轉(zhuǎn)化器6連接MCU控制模塊3。
[0010]進(jìn)一步地，切換電路模塊9包括單片機(jī)、CPLD、485通訊模塊、第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路、第一切換裝置以及第二切換裝置，其中單片機(jī)通過連接485通訊模塊通過串口與PC機(jī)連接，單片機(jī)連接CPLD，通過CPLD的兩輸出端分別連接第一驅(qū)動電路與第二驅(qū)動電路，通過第一驅(qū)動電路連接第一切換裝置，通過第二驅(qū)動電路連接第二切換裝置。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于:本實(shí)用新型依據(jù)核磁共振原理，采用兩個儲能電容進(jìn)行發(fā)射的核磁共振的地下水探測，交替連接到H橋路上，相對于以前的單個電容的方法，降低了每次疊加時間，減少了每個脈沖矩的工作時間，有效的縮短了充放電時間，提高了工作效率。為核磁共振測量地下水提供了有利條件，縮短在惡劣環(huán)境下的工作時間。減少測量工作所需的人力物力資源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的切換電路模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0015]如圖1所示，一種核磁共振找水儀的快速電源充放電的探測裝置，該裝置通過發(fā)射電路進(jìn)行放電，該發(fā)射電路包括PC機(jī)1、MCU控制模塊3，采用的是型號為STC89C54RD+、DC-DC大功率模塊5、24V電瓶12、防反沖保護(hù)電路8、切換電路模塊9、第一儲能電容10以及第二儲能電容11，其中PC機(jī)I通過串口 2與MCU控制模塊3相連，MCU控制模塊3經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器4與DC-DC大功率模塊5相連，DC-DC大功率模塊5上連接、24V電瓶，由DC-DC大功率模塊5產(chǎn)生高電壓，DC-DC大功率模塊5通過防反沖保護(hù)電路8連接到切換電路模塊9，切換電路模塊9的兩輸出端分別連接第一儲能電容10以及第二儲能電容11，，型號為VSM025A的電壓采集模塊7采集第一儲能電容10以及第二儲能電容11的電壓，并在輸出端通過A/D轉(zhuǎn)化器6連接MCU控制模塊3，防反沖保護(hù)電路8為二極管、限流電阻和限流電感串聯(lián)組成。由于DC-DC大功率模塊的最大輸出電壓為400V，最大電流為2A，二極管用于防止在充電結(jié)束后，電容能量反充給DC-DC模塊，限流電阻和電感用于限制電流過大。
[0016]如圖2所示，切換電路模塊9包括型號為STC12C5408AD的單片機(jī)、型號為EPM1270GT144C5N的CPLD、485通訊模塊、第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路、第一切換裝置以及第二切換裝置，其中單片機(jī)通過連接485通訊模塊通過串口與PC機(jī)連接，單片機(jī)連接CPLD，通過CPLD的兩輸出端分別連接第一驅(qū)動電路與第二驅(qū)動電路，通過第一驅(qū)動電路連接第一切換裝置，通過第二驅(qū)動電路連接第二切換裝置。
[0017]本實(shí)施例中裝置的工作過程為:
[0018]PC機(jī)I通過串口 2將上位機(jī)設(shè)置的電壓控制字傳輸?shù)組CU控制模塊3，設(shè)定初始脈沖矩和充電電壓，MCU控制模塊3與D/A轉(zhuǎn)換器4相連，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器4將充電電壓轉(zhuǎn)換為模擬量，用于設(shè)置DC-DC大功率模塊5的充電電壓，經(jīng)過DC-DC大功率模塊5產(chǎn)生出所設(shè)的高電壓，該高電壓經(jīng)過防反沖保護(hù)電路8到切換電路模塊9給第一儲能電容10以及第二儲能電容11充電，選擇第一儲能電容10進(jìn)行發(fā)射，當(dāng)?shù)谝粌δ茈娙?0放電發(fā)射后，第二儲能電容11進(jìn)行放電發(fā)射，與此同時對第一儲能電容10進(jìn)行充電，此過程結(jié)束后，第一儲能電容10再次進(jìn)行發(fā)射，第二儲能電容11進(jìn)行充電，以此類推，兩個儲能電容交替進(jìn)行發(fā)射和充電。當(dāng)一個儲能電容發(fā)射完畢，電壓值信號返回到A/D模塊采集，進(jìn)入充電狀態(tài)，另一個進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)。24V電瓶12是DC-DC大功率模塊5的供電電源，儲能電容的充放電狀態(tài)，經(jīng)過電壓采集模塊7到達(dá)A/D模塊6，進(jìn)而反饋給MCU控制模塊3。
[0019]儲能電容的電壓值信號通過電壓采集轉(zhuǎn)化模塊返回到MCU控制模塊，MCU控制模塊進(jìn)行判斷，與設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較，判斷該儲能電容進(jìn)入充電狀態(tài)或發(fā)射狀態(tài)，將狀態(tài)信息上傳至PC機(jī)，PC機(jī)向切換電路模塊發(fā)出控制字，切換電路模塊切換相應(yīng)的驅(qū)動電路。PC機(jī)I經(jīng)過串口 2通過485通訊模塊向單片機(jī)、CPLD寫進(jìn)控制字來發(fā)出控制信號。第一儲能電容10在進(jìn)行充電過程完畢后，核磁共振找水儀開始進(jìn)行發(fā)射采集過程，充電就緒返回信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器6發(fā)送反饋信號到MCU控制模塊，PCl機(jī)再通過485通訊模塊向單片機(jī)、CPLD切換第二儲能電容11進(jìn)行充電，充電過程完畢后，MCU控制模塊接收到儲能電容10發(fā)射后的采集完成信號，則第二儲能電容11進(jìn)行發(fā)射采集放電過程。如此循環(huán)。
[0020]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置，其特征在于，該裝置包括PC機(jī)(I)、MCU控制模塊(3)、D/A轉(zhuǎn)換器(4), DC-DC大功率模塊(5)、24V電瓶(12)、A/D轉(zhuǎn)化器(6)、電壓采集模塊(7)、防反沖保護(hù)電路⑶、切換電路模塊(9)、第一儲能電容(10)以及第二儲能電容(11)，其中PC機(jī)⑴通過串口⑵與MCU控制模塊(3)相連，MCU控制模塊(3)經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器(4)與DC-DC大功率模塊(5)相連，DC-DC大功率模塊(5)上連接24V電瓶，由DC-DC大功率模塊(5)產(chǎn)生高電壓，DC-DC大功率模塊(5)通過防反沖保護(hù)電路(8)連接到切換電路模塊(9)，切換電路模塊(9)的兩輸出端分別連接第一儲能電容(10)以及第二儲能電容(11)，電壓采集模塊(7)采集第一儲能電容(10)以及第二儲能電容(11)的電壓，并在輸出端通過A/D轉(zhuǎn)化器(6)連接MCU控制模塊(3)。
2.按照權(quán)利要求1所述的核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置，其特征在于，切換電路模塊(9)包括單片機(jī)、CPLD、485通訊模塊、第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路、第一切換裝置以及第二切換裝置，其中單片機(jī)通過連接485通訊模塊通過串口與PC機(jī)連接，單片機(jī)連接CPLD，通過CPLD的兩輸出端分別連接第一驅(qū)動電路與第二驅(qū)動電路，通過第一驅(qū)動電路連接第一切換裝置，通過第二驅(qū)動電路連接第二切換裝置。
【文檔編號】H02J7/34GK203951250SQ201420226797
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】段清明, 孫浩, 時軍偉, 張磊, 訾彥勇 申請人:吉林大學(xué)