一种电法检测设备多通道接收系统的制作方法

本实用新型涉及电法检测设备研究领域，特别涉及一种电法检测设备多通道接收系统。

背景技术：

电法检测技术是一项有效的传统勘探技术方法，已成为环境岩土污染在调查、监测中最为有效和应用最为广泛的物探方法之一，而传统的电法、磁法、探地雷达监测结果都将地质结构体视为二度体进行二维反演，反演结果只是一种近似解释，根据多条测线二维探测剖面分析污染物的范围及深度，其可靠性欠佳。同时，污染场地的污染体形状及特征数据值实时变化，需动态监测污染物的迁移方向、污染物扩散速度及其稳定性，故需采用三维电法检测。

而对于多频点数目设备来说，采用传统模拟选频使电路系统非常庞大、复杂，不便于调试，也不能保证多台接收机的一致性，具有效率低、成本高的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种电法检测设备多通道接收系统，该系统基于数字选频，极大的简化了电路系统，可以实现对目标场地进行快速、高效、低成本检测。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种电法检测设备多通道接收系统，包括模拟信号部分和ARM控制部分，所述模拟信号部分包括依次连接的低噪声放大电路、滤波电路、程控放大电路、信号隔离电路和单端转差分电路，程控放大电路将滤波后信号放大到ADC(模数转换器)的最佳范围内，使其达到最佳信噪比；模拟信号部分输出的信号发送到ADC；所述ARM控制部分包括CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)、 ARM处理器和通信模块；ADC进行模数转换后将数字信号通过CPLD发送到 ARM处理器，ARM处理器通过通信模块与上位机进行通信。本实用新型中，模拟信号部分可滤除天电干扰、地电干扰、极化电位差、工业电干扰等噪声信号，将有效信号放大到模数转换器最佳范围，使其达到最佳信噪比，获得最佳精度，同时采用ARM控制部分可降低电源噪声，保证系统不受外界的干扰的同时避免了数字电路对模拟电路的干扰，保证了接收机获得较高的性能。

由于各个电极具有较高的接地电阻而且接地情况各不相同，因此要求前级电路设计相应的阻抗变换电路，以减弱不同接地电阻所带来的影响，适当提高前置输入阻抗有利于减小这一转换的影响，但过大的输入阻抗会带来过大的噪声，因此，本实用新型中在所述低噪声放大电路之前设有阻抗匹配电路。

优选的，所述滤波电路包括依次相连的带通滤波电路、工频陷波电路和低通滤波电路。其中，带通滤波电路的作用是隔离自然电位和高频噪声，避免放大电路进入饱和状态。工频陷波电路的作用是对50HZ干扰信号进行抑制。低通滤波电路的作用是滤除有用频率信号之外的噪声。

优选的，所述ARM处理器采用STM32F407型号的处理器。

优选的，所述ARM控制部分还包括一存储器。用于存储校准时的校准数据，以便在工作测量中读取校准时的系数，很好地保证测量精度。

优选的，所述ARM处理器与上位机之间通过以太网进行通信。

优选的，所述模拟信号部分和ARM控制部分分别安装在具有屏蔽作用的金属箱体内。保证了系统不受外界干扰的同时避免了ARM控制部分的数字电路对模拟信号部分电路的干扰，保证了接收机具有较高的性能。

优选的，所述模拟信号部分和ARM控制部分分别采用隔离的电源。以降低电源噪声。

优选的，所述电法检测设备多通道接收系统通过外置锂电池供电。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型通过模拟信号部分和ARM控制部分组成的数字选频的方式，极大地简化了电路系统。

2、本实用新型通过模拟信号部分的电路可滤除天电干扰、地电干扰、极化电位差、工业电干扰等噪声信号，并将有效信号放大到模数转换器最佳范围，使其达到最佳信噪比，获得最佳精度。

3、本实用新型通过设置模拟信号部分和ARM控制部分之间的隔离，可降低电源噪声，保证系统不受外界干扰的同时避免了数字电路对模拟电路的干扰，保证了接收机获得较高的性能。

附图说明

图1是本实施例多通道接收系统的电路结构示意图。

图2是本实施例模拟信号部分的结构示意图。

图3是本实施例ARM控制部分的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

如图1-3所示，本实施例一种电法检测设备多通道接收系统，包括模拟信号部分和ARM控制部分，其中：

模拟信号部分的主要任务是将传感器(电极)送来的信号进行阻抗变换、输入保护、低噪声放大及滤波、工频陷波、程控放大、信号隔离等，滤除天电干扰、地电干扰、极化电位差、工业电干扰等噪声信号，并将有效信号放大到模数转换器最佳范围，使其达到最佳信噪比，获得最佳精度；

ARM控制部分完成高速数字采集、并将数据通过网口发送给上位机处理。

参见图2，本实施例模拟信号部分的硬件电路设计是保证了多通道接收机取得优良性能指标的关键。具体包括阻抗匹配电路、低噪声放大电路、滤波电路、程控放大电路、信号隔离电路和单端转差分电路，完成阻抗变换、工频陷波、高通滤波、低噪声放大、程控放大、隔离和单端转差分功能。通过阻抗变换(匹配)电路，减弱各个电极不同接地电阻所带来的影响，同时避免设置前置输入阻抗带来过大的噪声。滤波电路包括依次相连的带通滤波电路、工频陷波电路和低通滤波电路。低噪声放大信号将传感器采集的信号进行放大。带通滤波电路隔离自然电位和高频噪声，避免放大电路进入饱和状态。工频陷波电路对 50HZ干扰信号进行抑制。低通滤波电路滤除有用频率信号之外的噪声。然后由程控放大电路将其放大到模数转换器最佳范围内，通过信号隔离电路和单端转差分电路后送给ADC采集。

参见图1、3，本实施例ARM控制部分包括CPLD、ARM处理器、通信模块和存储器，ARM处理器采用STM公司的STM32F407，功能主要包括： CPLD通信控制、模拟转换器的读写控制、网络接口芯片的读写控制和Flash 存储器的读写控制等，示意图如图3所示。上位机通过通信模块向ARM处理器发送采集命令时，ARM处理器控制启动ADC工作，CPLD将ADC转换的数字信号经过CPLD通信端口输入到ARM处理器，ARM处理器再通过通信模块将采集的信息发送到上位机。网络接口实现以太网传输控制，与上位机电脑通信对接。

本实施例中，存储器采用Flash存储器，用来存储校准时的校准数据，以便在工作测量中读取校准时的系数，很好地保证测量精度。

本实施例中，模拟信号部分与ARM控制部分分别安装在具有良好屏蔽的金属箱体内，这样模拟部分和数字部分有金属板屏蔽。同时，模拟信号部分与 ARM控制部分各自采用隔离的电源，以降低电源噪声。

以下介绍本实施例多通道接收系统的工作过程：

(1)首先布好电极，摆放好接收系统的箱体。

(2)接地电阻及仪器设备测试。在设备布好后进行现场测试。确保系统工作正常和状态的稳定性；确保数据的可靠性；确保多通道接收系统同步。

(3)在上位机进行采集参数的设置。

(4)根据上位机的控制命令，多通道接收系统进行作业，检测数据与其他设备同步，并进行数据采集工作，记录和保存。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。