一种大功率电磁发射机性能评定系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于地质勘探【技术领域】，本实用新型提供了一种大功率电磁发射机性能评定系统，包括：依序通信连接的信号调理单元、数据采样单元、数据处理单元和上位机；信号调理单元接收大功率电磁发射机性能参数信息并调理；所述数据采样单元对调理后的性能参数信号采样得到性能参数数据；所述数据处理单元对采样到的性能参数数据进行处理并传输至所述上位机，所述上位机接收所述数据处理单元处理后的性能参数数据后显示并保存。本实用新型能快速有效的分析出大功率电磁发射机在工作时，发射频点的稳定性及其发射频率分布。本实用新型能直接检验出各种大功率电磁发射机的发射效果、优缺点，为接收机在接收数据、对其数据处理上提供了一定指导作用。
【专利说明】一种大功率电磁发射机性能评定系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种本实用新型涉及大功率电磁发射机性能评定系统，属于地质勘探【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，能源争夺是国际竞争的永久话题，能源勘察是能源竞争的基础。能源勘察不仅影响当前经济的发展，也是国家制定发展规划的基础，制约着国家经济的可持续发展。现有矿产资源的开采和勘探随地质条件的复杂性使勘探具有高难度。
[0003]金属矿通常具有良好的导电性，因此电磁法是寻找金属矿最为有效的地球物理勘探手段。电磁法是通过获取大地介质对射入电磁场的响应，来构建地下介质电导率的分布信息。
[0004]加拿大凤凰公司从上世纪80年代至今推出了 V4、V6、V8电磁发射系统，其中某发射机的最大功率达到20kW，电流范围0.5A-40A ;而美国Zonge公司推出的电磁发射系统⑶P12、⑶P16、⑶P32的功率范围从3KW-30KW，输出电压50V-1000V。近些年，由国土资源部开展的国土资源部深部探测技术与实验研宄专项(Sinop1be)《地面电磁探测(SEP)系统研制》项目，由北京工业大学张一鸣教授团队研发的SEP发射机，主要针对地面电磁探测系统中高压大功率发射机技术进行研宄，为我国用于电磁法勘探的大功率电磁发射机技术提供理论支撑与技术保障。然而无论是国外的凤凰公司的生产的V8电磁发射机、美国Zonge公司推出的GDP32电磁发射机，还是我们国家自行研制的SEP大功率电磁发射机，均没有一个比较健全的检验大功率电磁发射机发射效果的评判装置。
[0005]在电磁法中，由于发射频率对接收机接收效果和后续分析有重大影响，因此实际发射频率的稳定性和分布情况是对发射机发射效果的一个极其重要的评判因素。
实用新型内容
[0006]针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题在评定大功率电磁发射机的性能。
[0007]为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述的技术方案:
[0008]一种大功率电磁发射机性能评定系统，包括:
[0009]信号调理单元、数据采样单元、数据处理单元和上位机；
[0010]所述信号调理单元、所述数据采样单元、所述数据处理单元和所述上位机依序通信连接；
[0011]所述信号调理单元接收大功率电磁发射机性能参数信息并调理；所述数据采样单元对调理后的性能参数信号采样得到性能参数数据；所述数据处理单元对采样到的性能参数数据进行处理并传输至所述上位机；所述上位机接收所述数据处理单元处理后的性能参数数据后显示并保存。
[0012]其中较优地，所述信号调理单元包括:
[0013]信号跟随模块、信号放大模块、信号滤波模块、电平转换模块；
[0014]所述信号跟随模块、所述信号放大模块、所述信号滤波模块、所述电平转换模块依序通信连接；
[0015]所述信号跟随模块对电磁发射机输出的性能参数信号跟随处理后输出至所述信号放大模块，所述信号放大模块对跟随后的性能参数信号放大处理后输出至所述信号滤波模块；所述信号滤波模块对放大处理后的性能参数信号滤波处理后输出至所述电平转换模块；所述电平转换模块对滤波处理后的性能参数信号做电平转换处理。
[0016]其中较优地，所述性能参数包括:输出电压、输出电流及实际发射频率。
[0017]其中较优地，所述数据采样单元是AD7606芯片。
[0018]其中较优地，数据处理单元是TMS320F28335DSP芯片。
[0019]与现有技术相比，本实用新型提供的大功率电磁发射机性能评定系统，能快速有效的分析出大功率电磁发射机在工作时，发射频点的稳定性及其发射频率分布。本实用新型能直接检验出各种大功率电磁发射机的发射效果、优缺点，为接收机在接收数据、对其数据处理上提供了一定指导作用，对以后的大功率电磁发射机的优化有一定的指导意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型大功率电磁发射机性能评定系统结构示意图；
[0021]图2是本实用新型数据采集信号流程示意图；
[0022]图3是本实用新型信号调理流程示意图；
[0023]图4是本实用新型数据采集实时数据转换流示意图；
[0024]图5是本实用新型DSP测频原理示图；
[0025]图6是本实用新型上位机数据处理示意图；
[0026]图7是本实用新型采样数据表；
[0027]图8是本实用新型上位机显示界面示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0029]图1所示，本实用新型提供一种大功率电磁发射机性能评定系统，包括:信号调理单元、数据采样单元、数据处理单元和上位机；信号调理单元、数据采样单元、数据处理单元和上位机依序通信连接；如图1和图2所示，信号调理单元接收大功率电磁发射机性能参数信息并调理，数据采样单元对调理后的性能参数信号采样得到性能参数数据，数据处理单元对采样到的性能参数数据处理并传输至上位机，上位机接收数据处理单元处理后的性能参数数据后显示并保存。下面对本实用新型提供的大功率电磁发射机性能评定系统展开详细的说明。
[0030]如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，信号调理单元进一步包括:信号跟随模块、信号放大模块、信号滤波模块、电平转换模块；信号跟随模块、信号放大模块、信号滤波模块、电平转换模块依序通信连接；信号跟随模块对电磁发射机输出的性能参数信号跟随处理后输出至信号放大模块，信号放大模块对跟随后的性能参数信号放大处理后输出至信号滤波模块；信号滤波模块对放大处理后的性能参数信号滤波处理后输出至电平转换模块；电平转换模块对滤波处理后的性能参数信号做电平转换处理。其中，信号跟随模块优选是信号跟随电路，信号放大模块优选是信号放大电路、信号滤波模块优选是信号滤波电路、电平转换模块优选是电平转换电路。如图3所示，具体地，将电磁发射机的性能参数信号输出端连接信号输入端，将电磁发射机发射时实际性能参数信号通过信号跟随电路和放大电路，提高频率采集的精度和准确度，将误差信号去除；再由低通滤波电路将实际采样所需的频率信号提取出来，滤除一些不需要的信号；再经过电平转换电路，将电磁发射机输出的性能参数信号转换成相应的电平以适合采样处理。将电平转换处理后的性能参数信号传输至传送到数据采样单元中。
[0031 ] 在本实用新型中，如图2和图4所示，数据采样单元优选是AD采样单元，AD采样单元将发射机输出的电压和输出电流进行实时采样跟踪。数据采样单元优选采用AD7606芯片，此芯片内置模拟输入钳位保护、二阶抗混叠滤波器、跟踪保持放大器、16位ADC及高速串行和并行接口，所有通道均能以高达200KSPS的吞吐速率采样。
[0032]在本实用新型中，如图1、图3所示，数据采样单元将采样得来的频率信号传送到数据处理单元进行处理，通过数据处理单元的计算得到最终的采样频率，传送给上位机。数据处理单元优选是DSP。DSP对发射机发射时的实际发射频率、输出电压和输出电流进行的实时采样，经过信号的调理和DSP处理后将采集到的数据信号上传到上位机。如图1所示，当不需要进行数据采集时，DSP系统会向信号调整电路发出指令，停止采样。DSP优选采用TMS320F28335DSP芯片。如图5所示，DSP通过时差法测量发射机发射时的实际发射频率，被测频率信号与参考频率信号通过分频器产生相位/时间差，通过对相位/时间差计算得到频差和频差的起伏。该芯片在数据处理和频率测量上有着非常大的灵活性，易于控制且可以快速而又精确的得到实际的发射频率。
[0033]如图6所不，上位机接收由DSP传输的大功率电磁发射机每个发射频点实时发射时的输出性能参数(输出电压、输出电流及实际发射频率)数据，生成相应的数据表，并储存到相应的数据表中。例如可以储存到excel表中。如图7所示，表中从左到右记录的分别是采样电压的峰峰值，发射的频率值及采样电流的峰峰值，最左侧每一个编号对应一个周期。如图8所示，上位机可以实时显示采样数据，在显示界面中生成实际的发射频率波形图，直接观测到发射机在该频点下的实际发射频率，并生成实际发射频率、输出电压、输出电流的数据表，实时显示采样得到的发射电压的峰峰值，发射电流的峰峰值及实际发射频率的变化。用上述分析所得到的数据，得到发射机各个频点的采样数据分析表，以此作为发射机发射效果的一种评定系统，同时为以后接收机接收数据提供一个参考，从而验证发射机的发射效果。如图7所示，可以清楚的查阅实际发射时在7680Hz频率下的发射电压、发射电流及实际发射频率，为后期的数据处理和后期对发射频率的计算处理提供直接的数据来源，及为接收机在接收数据、对其数据处理上提供了一定指导作用。
[0034]综上所述，本设计提出了一种针对大功率电磁发射机的发射性能参数的评定系统，能快速有效的分析出大功率电磁发射机在工作时，发射频点的稳定性及其发射频率分布。本实用新型能直接检验出各种大功率电磁发射机的发射效果、优缺点，为接收机在接收数据、对其数据处理上提供了一定指导作用，对以后的大功率电磁发射机的优化有一定的指导意义。
[0035]以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的保护范畴。
【权利要求】
1.一种大功率电磁发射机性能评定系统，其特征在于，包括: 信号调理单元、数据采样单元、数据处理单元和上位机； 所述信号调理单元、所述数据采样单元、所述数据处理单元和所述上位机依序通信连接; 所述信号调理单元接收大功率电磁发射机性能参数信息并调理；所述数据采样单元对调理后的性能参数信号采样得到性能参数数据；所述数据处理单元对采样到的性能参数数据进行处理并传输至所述上位机；所述上位机接收所述数据处理单元处理后的性能参数数据后显示并保存。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号调理单元包括: 信号跟随模块、信号放大模块、信号滤波模块、电平转换模块； 所述信号跟随模块、所述信号放大模块、所述信号滤波模块、所述电平转换模块依序通信连接； 所述信号跟随模块对电磁发射机输出的性能参数信号跟随处理后输出至所述信号放大模块，所述信号放大模块对跟随后的性能参数信号放大处理后输出至所述信号滤波模块；所述信号滤波模块对放大处理后的性能参数信号滤波处理后输出至所述电平转换模块；所述电平转换模块对滤波处理后的性能参数信号做电平转换处理。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述性能参数包括:输出电压、输出电流及实际发射频率。
4.如权利要求1-3任意一项所述的系统，其特征在于，所述数据采样单元是AD7606芯片。
5.如权利要求1-3任意一项所述的系统，其特征在于，数据处理单元是TMS320F28335DSP 芯片。
【文档编号】H04B17/15GK204216904SQ201420689245
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】张一鸣, 韩磊, 任喜国, 陶海军, 王旭红, 丁建智, 史志富, 朱学政 申请人:北京工业大学