一种检波器信号调理电路的制作方法

本实用新型涉及地震勘探信号技术领域，尤其涉及一种检波器信号调理电路。

背景技术：

在地震勘探系统中，检波器承担将地层震动波转换为电信号输出的任务，来自震源产生的地震波，向地层深处传播，并将带有地层信息的反射波传递到地面检波器进行接受，检波器既要接受地层深处传来的地震波弱信号，同时还需接受震源附近的地震波强信号，检波器接受来自地层的震动波信息，如下图1所示。

由于来自地层深处的地震信号较弱，检波器必须提供足够的灵敏度，才能达到有效接受信号的目的，足够的灵敏度需要检波器信号处理电路具备足够的电压放大增益，然而现有技术中检波器信号调理电路具有固定增益，如检波器电路通常采用差分输入的仪表放大器电路，如图2所示。

使用固定增益的调理电路，在接受较大幅度信号时容易造成信号传递失真、漂移或失去放大能力，也就是俗话“溢出”和“堵塞”。如图1中，检波器1、2、3……n排列于地面，震源Z激发的震动信号通过地层反射传递给检波器接受。检波器 1、2、3……n依次接受到由强转弱的震动信号。当震动信号的强度达到一定幅度时，检波器的输出信号就会出现失真、漂移或无输出。特别是接收距离震源较近的浅层信号—俗称近炮点信号时，容易造成上述情况，同时也会会对后续电路产生较大冲击，导致地震波接受记录异常。

技术实现要素：

针对以上问题，本实用新型提供的检波器信号调理电路能够自动调节地震信号的增益数值，特别是在近炮大信号接受时，智能降低放大增益，有效调节检波器输出灵敏度，达到不失真传递信号的目的，解决了近炮超调现象。

一种检波器信号调理电路，其特征在于，包括可调增益电路，所述可调增益电路由第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第一放大器、第二放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管组成，其中：

所述第一输入端连接第一放大器的正极输入口，第一放大器的输出口连接第一输端；所述第二输入端连接第二放大器的正极输入口，第二放大器的输出口连接第二输出端；所述第一电阻连接在第一放大器的负极输入口与第二放大器的负极输入口之间；所述第二电阻连接在第一放大器的负极输入口与输出口之间；所述第三电阻连接在第二放大器的负极输入口与输出口之间；所述第一二极管的阴极连接第一放大器的输出口，第一二极管的阳极连接第一放大器的负极输入口；所述第二二极管的阳极连接第一放大器的输出口，第一二极管的阴极连接第一放大器的负极输入口；所述第三二极管的阴极连接第二放大器的输出口，第三二极管的阳极连接第二放大器的负极输入口；所述第四二极管的阳极连接第二放大器的输出口，第四二极管的阴极连接第二放大器的负极输入口。

进一步的，还包括连接在可调增益电路输入端的传感单元，所述传感单元为压电传感机芯或动圈传感机芯、且能够将震动机械能转换为电能。

进一步的，所述传感单元由机芯外壳和机芯压盖固定安装，所述机芯外壳的内部设置有底座，所述机芯压盖通过衬圈将所述传感单元固定在所述底座上，所述传感单元包括一组压电晶片以及设置在所述压电晶片上的机芯质量体。

进一步的，还包括连接在可调增益电路输出端的后续信号处理电路，所述后续信号处理电路包括平衡式单阶或多阶高低通滤波电路。

进一步的，所述第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管为1N4148型半导体二极管。所述第一放大器和第二放大器为opa333型运算放大器。

本实用新型的一种检波器信号调理电路具有以下有益效果：

本实用新型的可调增益电路能够自动调节增益数值，当强度超过预设的幅度时，可调增益电路降低增益使得检波器输出受到限制甚至不放大。当强度低于预设的幅度时，可调增益电路仍执行预设的增益使得弱信号得以正常放大。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为检波器工作示意图；

图2为传统检波器仪表放大电路；

图3为本实用新型的可调增益电路；

图4为二极管导通特性示意图；

图5为本实用新型的导通电阻随输出电压变化的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图3所示，一种检波器信号调理电路，包括可调增益电路，可调增益电路由第一输入端V1、第二输入端V2、第一输出端V3、第二输出端V4、第一放大器A1、第二放大器A2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4组成，其中：

第一输入端V1连接第一放大器A1的正极输入口，第一放大器A1的输出口连接第一输出端V3；第二输入端V2连接第二放大器A2的正极输入口，第二放大器A2的输出口连接第二输出端V4；第一电阻R1连接在第一放大器A1的负极输入口与第二放大器A2的负极输入口之间；第二电阻R2连接在第一放大器A1的负极输入口与输出口之间；第三电阻R3连接在第二放大器A2的负极输入口与输出口之间；第一二极管D1的阴极连接第一放大器A1的输出口，第一二极管D1的阳极连接第一放大器A1的负极输入口；第二二极管D2的阳极连接第一放大器A1的输出口，第一二极管D1的阴极连接第一放大器A1 的负极输入口；第三二极管D3的阴极连接第二放大器A2的输出口，第三二极管D3的阳极连接第二放大器A2的负极输入口；第四二极管D4的阳极连接第二放大器A2的输出口，第四二极管D4的阴极连接第二放大器A2的负极输入口。

具体的，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3 和第四二极管D4为1N4148型半导体二极管。第一放大器A1 和第二放大器A2为opa333型运算放大器。

本实施例中，第一放大器A1、第二放大器A2、第一电阻 R1、第二电阻R2和第三电阻R3，组成同向输入的仪表放大器前置电路。

其中，R2＝R3，R1、R2、R3构成放大器的电压负反馈电路。第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4的导通电压为Vd，输入差分电压V1-V2通过放大器放大后输出V3-V4。

当V3-V4的幅值低于2Vd时，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4处于截止状态，由于截止电阻较大，对第二电阻R2、和第三电阻R3不构成影响。

当V3-V4的幅值超过2Vd时，正极性时第二二极管D2和第三二极管D3导通，负极性时第一二极管D1和第四二极管 D4导通，根据二极管的导通特性，如图4、图5所示，二极管的导通电阻R会随两端的电压数值的不同而发生变化。因此，本实施例中，可调增益电路的增益为变值，具体如图5所示。

具体的，由于R2＝R3，可调增益电路的增益为A＝2 (R2//R)/R1，其中，R2//R为R2与R并联之后的阻值，R2//R＝ (R2*R)/(R2+R)。

实际工作时，当V3-V4的幅值增加时，二极管的导通电阻 R随之减小，特别是当V3-V4的幅值超过2Vd，即V3-V4的幅值较大时，二极管的导通电阻R急剧减小，R2//R的数值也会随之减少，致使增益A有效降低，实现了智能降低放大增益，有效调节检波器输出灵敏度，达到不失真传递信号的目的，解决了近炮超调现象。

具体实施过程中，还包括连接在可调增益电路输入端之间的传感单元，传感单元为压电传感机芯或动圈传感机芯、且能够将震动机械能转换为电能。

本实施中，传感单元为压电传感机芯，传感单元由机芯外壳和机芯压盖固定安装，机芯外壳的内部设置有底座，机芯压盖通过衬圈将传感单元固定在所述底座上，传感单元包括一组压电晶片以及设置在压电晶片上的机芯质量体。

具体的，上述机芯质量体采用铜、铝和钢制成，上述机芯质量体为圆柱体结构。圆柱体结构机芯的中部设置有安装环槽，压电晶片安装在圆柱体结构机芯的安装环槽上。

具体实施过程中，还包括连接在可调增益电路输出端的后续信号处理电路，后续信号处理电路包括平衡式单阶或多阶高低通滤波电路。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。