一种无线电波透视仪接收设备的制作方法

1.本实用新型涉及无线电波透视技术领域，特别涉及一种无线电波透视仪接收设备。


背景技术：

2.无线电波透视仪技术经过近50年的发展，已相当成熟，它的基本原理是无线电波在岩层中传播时，由于各种岩石的电性不同，它们对无线电波能量吸收不同。低阻岩层对无线电波能量吸收较强，高阻岩层对无线电波能量吸收较弱，利用岩层各种构造及地质体对无线电波能量的影响所造成的各种透视异常，从而可以进行地质推断和解释。总所周知，无线电波透视仪主要用于两个相对平行巷道之间地质构造的探测，采用发射和接收分离的方式进行探测施工，也就是一个巷道发射，另一个巷道接收，反之亦然，另一个巷道发射，原发射巷道变为接收，双巷交换发射和接收，完成无线电波透视探测工程。
3.由上述基本原理和施工方式可知，无线电波透视仪探测宽度和探测精度与下列因素有密切的关系：1.发射机发射功率和发射效率的高低，发射功率大，发射效率高，那么透射距离和探测精度就高；2.接收机的接收精度、抗干扰能力以及稳定度如何；3.探测对象情况以及探测环境条件如何。
4.为了加大探测宽度和探测精度，目前有的公司在提高发射机发射效率方面也做了不少的工作，但由于发射线圈互感和自感的存在，发射驱动电路噪声无法消除，所设计的发射机发射效率最高不超过80％，另外一些公司把发射机发射功率做得很大，但这带来不少负面的影响，主要表现在：由于在野外或矿井下工作，基本使用电池供电，大功率发射机所用的供电电池都很笨重而且体积很大，况且大功率发射机所选用的功率器件封装都很大，这就是发射机整体体积大而且很重。同时，由于发射功率大，意味着发射电流很高，所有发射器件温度较高，功耗大，热噪声迅速增大，这免不了降低发射效率。至于探测对象情况以及探测环境条件这是客观存在的，这只能在探测施工方法或者探测装置上来提高探测宽度和探测精度。
5.在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中存在如下问题：
6.现有技术中，无线电波透视仪接收设备选频、放大和滤波的能力弱，无法获取微弱的信号。


技术实现要素：

7.为此，需要提供一种无线电波透视仪接收设备，用于解决现有技术中无线电波透视仪接收设备选频、放大和滤波的能力弱，无法获取微弱的信号的技术问题。
8.为实现上述目的，发明人提供了一种无线电波透视仪接收设备，包括选频模块、前置放大模块、混频模块、中频放大滤波模块、采集模块、控制处理模块以及电源模块；
9.所述选频模块、所述前置放大模块、所述混频模块、所述中频放大滤波模块、所述采集模块、所述控制处理模块依次相连接，所述电源模块分别为所述前置放大模块、所述混
频模块、所述中频放大滤波模块、所述采集模块、所述控制处理模块提供电源；
10.所述中频放大滤波模块包括第一级滤波电路、第一级放大电路、第二级滤波电路以及第二级放大电路，所述第一级滤波电路、所述第一级放大电路、所述第二级滤波电路、所述第二级放大电路依次电连接，所述混频模块与所述第一级滤波电路电连接，所述第二级放大电路与所述采集模块电连接。
11.区别于现有技术，本技术的技术方案通过选频模块、所述前置放大模块、所述混频模块、所述中频放大滤波模块、所述采集模块、所述控制处理模块依次相连接，所述第一级滤波电路、所述第一级放大电路、所述第二级滤波电路、所述第二级放大电路依次电连接，所述混频模块与所述第一级滤波电路电连接，所述第二级放大电路与所述采集模块电连接。如此，信号通过选频模块进行一次选频，混频模块进行第二次选频，经过前置放大模块、第一级放大电路、第二级放大电路进行三次放大，第一级滤波电路、第二级滤波电路进行两次滤波，一次滤波不能完全滤除，多加一级滤波，其抑制能力增加一倍，从而更能抑制干扰信号，提高信噪比；本装置巧妙安排选频、放大和滤波的次序，与目前市场无线电波透视仪接收机相比，能够获取更微弱的有效信号，采用的滤波方式和增加滤波次数而增大提高信噪比才能更好接收有效信号。
12.作为本实用新型的一种实施方式，所述选频模块包括两个以上的选频电路，两个以上的选频电路通过切换开关与所述前置放大模块相连接。如此，两个以上的选频电路通过切换开关进行切换，一次只能选择一种选频电路，提高了选频能力、选频的宽度。
13.作为本实用新型的一种实施方式，所述选频电路包括环形天线、固定电容、可变电容以及耦合变压器，所述环形天线、所述固定电容、所述可变电容以及所述耦合变压器依次电连接，所述耦合变压器与所述前置放大模块电连接。此时，由于可变电容的容量有限，有的选频电路需要的电容量大大超过可变电容值，通过固定电容进行补偿，提高了选频电路的兼容性。
14.作为本实用新型的一种实施方式，所述前置放大模块包括放大器保护电路、放大电路以及衰减电路，所述放大器保护电路、所述放大电路、所述衰减电路依次电连接，所述选频模块与所述放大器保护电路电连接，所述衰减电路与所述混频模块电连接。
15.作为本实用新型的一种实施方式，所述混频模块包括本振时钟电路以及混频主电路，所述本振时钟电路与所述混频主电路电连接，所述前置放大模块与所述混频主电路电连接，所述混频主电路与所述中频放大滤波模块电连接。
16.作为本实用新型的一种实施方式，所述采集模块包括采集缓冲电路，所述中频放大滤波模块与所述采集缓冲电路电连接，所述采集缓冲电路与所述控制处理模块电连接。
17.作为本实用新型的一种实施方式，所述控制处理模块包括微处理器、显示单元、录入单元、存储单元以及通讯单元；
18.所述微处理器分别与所述显示单元、所述录入单元、所述存储单元、所述通讯单元电连接，所述采集模块与所述微处理器电连接。
19.作为本实用新型的一种实施方式，所述微处理器包括微处理中央单元以及信号处理内核，所述采集模块与所述微处理中央单元电连接，所述微处理中央单元与所述信号处理内核电连接。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。
21.图1为本技术一个实施例的无线电波透视仪接收设备的系统框图；
22.图2为本技术一个实施例的选频模块的结构示意图；
23.图3为本技术一个实施例的选频模块的电路图；
24.图4为本技术一个实施例的前置放大模块的结构示意图；
25.图5为本技术一个实施例的前置放大模块的电路图；
26.图6为本技术一个实施例的混频模块的结构示意图；
27.图7为本技术一个实施例的混频模块的电路图；
28.图8为本技术一个实施例的中频放大滤波模块的结构示意图；
29.图9为本技术一个实施例的中频放大滤波模块的电路图；
30.图10为本技术一个实施例的采集模块的结构示意图；
31.图11为本技术一个实施例的采集模块的电路图；
32.图12为本技术一个实施例的控制处理模块的结构示意图；
33.图13为本技术一个实施例的电源模块的结构示意图。
34.附图标记说明：
35.1、选频模块，
36.2、前置放大模块，
37.3、混频模块，
38.4、中频放大滤波模块，
39.5、采集模块，
40.6、控制处理模块，
41.7、电源模块，
42.8、环形天线，
43.9、固定电容，
44.10、可变电容，
45.11、耦合变压器，
46.12、放大器保护电路，
47.13、高频高增益放大电路，
48.14、高频衰减电路，
49.15、本振时钟电路，
50.16、混频主电路，
51.17、第一级滤波电路，
52.18、第一级放大电路，
53.19、第二级滤波电路，
54.20、第二级放大电路，
55.21、采集缓冲电路，
56.22、模数转换电路，
57.23、显示单元，
58.24、录入单元，
59.25、微处理中央单元，
60.26、微处理器，
61.27、信号处理内核，
62.28、通讯单元，
63.29、存储单元。
具体实施方式
64.为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
65.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
66.本说明书的描述中，需要理解的是，本技术实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本技术实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
67.现有技术中，无线电波透视仪接收设备选频、放大和滤波的能力弱，无法获取微弱的信号。
68.因此，本技术实施例提供一种技术方案，请参阅图1至图13，本实施例涉及一种无线电波透视仪接收设备，包括选频模块1、前置放大模块2、混频模块3、中频放大滤波模块4、采集模块5、控制处理模块6以及电源模块7；选频模块1、前置放大模块2、混频模块3、中频放大滤波模块4、采集模块5、控制处理模块6依次相连接，电源模块7分别为前置放大模块2、混频模块3、中频放大滤波模块4、采集模块5、控制处理模块6提供电源；
69.中频放大滤波模块4包括第一级滤波电路17、第一级放大电路18、第二级滤波电路19以及第二级放大电路20，第一级滤波电路17、第一级放大电路18、第二级滤波电路19、第二级放大电路20依次电连接，混频模块3与第一级滤波电路17电连接，第二级放大电路20与采集模块5电连接。
70.本实施例通过选频模块1、前置放大模块2、混频模块3、中频放大滤波模块4、采集模块5、控制处理模块6依次相连接，第一级滤波电路17、第一级放大电路18、第二级滤波电路19、第二级放大电路20依次电连接，混频模块3与第一级滤波电路17电连接，第二级放大电路20与采集模块5电连接。如此，信号通过选频模块1进行一次选频，混频模块3进行第二
次选频，经过前置放大模块2、第一级放大电路18、第二级放大电路20进行三次放大，第一级滤波电路17、第二级滤波电路19进行两次滤波，一次滤波不能完全滤除，多加一级滤波，其抑制能力增加一倍，从而更能抑制干扰信号，提高信噪比；本装置巧妙安排选频、放大和滤波的次序，与目前市场无线电波透视仪接收机相比，能够获取更微弱的有效信号，采用的滤波方式和增加滤波次数而增大提高信噪比才能更好接收有效信号。
71.在一些实施例中，选频模块1包括两个以上的选频电路，两个以上的选频电路通过切换开关与前置放大模块2相连接。如此，两个以上的选频电路通过切换开关进行切换，一次只能选择一种选频电路，提高了选频能力、选频的宽度。
72.本实施例中，选频模块1包括选频电路1、选频电路2、
···
、选频电路n多种频率可供选择，n个选频电路，一次只能选择一种选频电路，通过开关切换，一次只能选择一种选频电路与前置放大模块2连接。
73.在一些实施例中，选频电路包括环形天线8、固定电容9、可变电容10以及耦合变压器11，环形天线8、固定电容9、可变电容10以及耦合变压器11依次电连接，耦合变压器11与前置放大模块2电连接。此时，由于可变电容10的容量有限，有的选频电路需要的电容量大大超过可变电容10值，通过固定电容9进行补偿，提高了选频电路的兼容性。
74.本实施例中，每种选频电路都包括环形天线8、固定电容9、可变电容10和耦合变压器11。环形天线8输出口to与固定电容9输入口gi连接；固定电容9输出口go与可变电容10输入口ki连接；可变电容10输出口ko与耦合变压器11输入口bi连接；耦合变压器11输出口bo与前置放大器输入口qi连接。选频电路选频带宽范围为10khz～2000khz。本实施例中，选频电路所选的频率为500khz；环形天线8直径500mm，用漆包线顺时针绕12匝，电感226.5uh；耦合变压器11为43匝两根并绕的磁环耦合器，一、二次侧电感为27mh；固定电容9定为220pf；可变电容10调谐到85pf。
75.在一些实施例中，如图4与图5所示，前置放大模块2包括放大器保护电路12、放大电路以及衰减电路，放大器保护电路12、放大电路、衰减电路依次电连接，选频模块1与放大器保护电路12电连接，衰减电路与混频模块3电连接。
76.本实施例中，前置放大模块2包括放大器保护电路12、高频高增益放大电路13和高频衰减电路14；放大器保护电路12输出端abo与高频高增益放大电路13输入端fi连接；高频高增益放大电路13输出端fo与高频衰减电路14输入端si连接；高频衰减电路14输出端so与混频模块3输入端hpi连接。本实施例中，高频高增益放大电路13具体为微弱信号放大器，本质需要增益要大，但是高频信号时，放大器的增益往往就小，所以高频高增益放大电路13其实由多个放大器串联放大来完成。
77.本实施例中，前置放大模块2增益2000倍时的频率带宽为0hz～3500khz，信号幅值衰减度为40db。本实施例中，放大器保护电路12选择二极管bav199和限流电阻1.2k组合使用；高频高增益放大电路13中放大器选择ad8428；高频衰减电路14选择π电阻衰减器，两边电阻均选择50.5欧姆，中间电阻选择2500欧姆。
78.在一些实施例中，如图6与图7所示，混频模块3包括本振时钟电路15以及混频主电路16，本振时钟电路15与混频主电路16电连接，前置放大模块2与混频主电路16电连接，混频主电路16与中频放大滤波模块4电连接。
79.本实施例中，混频模块3包括本振时钟电路15和混频主电路16；混频主电路16本振
时钟输入口clki与本振时钟电路15时钟输出口clko连接；混频主电路16信号输出口hpo与中频放大滤波模块4输入口li1连接。本振时钟电路15输出频率范围为10khz～200mhz，混频主电路16信号频率范围为10khz～2000khz。本实施例中，本振时钟电路15输出频率为750khz，由于信号选择500khz，要得到的中频信号为250khz，所以混频主电路16输出有1250khz和250khz两种。
80.如图8与图9所示，中频放大滤波模块4包括第一级滤波电路17、第一级放大电路18、第二级滤波电路19和第二级放大电路20；第一级滤波电路17输出口lo1与第一级放大电路18输入口fi1连接；第一级放大电路18输出口fo1与第二级滤波电路19输入口li2连接；第二级滤波电路19输出口lo2与第二级放大电路20输入口fi2连接；第二级放大电路20输出口fo2与高速采集模块5输入口gci连接。第一级滤波电路17和第二级滤波电路19的核心模块均选择250khz的窄带陶瓷滤波器，第一级放大电路18和第二级放大电路20均选择增益带宽积为260mhz、噪声为的高速放大器。本实施例中；第一级放大电路18和第二级放大电路20均选择放大器ad8429。
81.在一些实施例中，如图10与图11所示，采集模块5包括采集缓冲电路21，中频放大滤波模块4与采集缓冲电路21电连接，采集缓冲电路21与控制处理模块6电连接。
82.本实施例中，高速采集模块5包括采集缓冲电路21和模数转换电路22；采集缓冲电路21输出口gco与模数转换电路22输入口adi连接；模数转换电路22输出口ado与微控制处理模块6输入口wci连接。采集缓冲电路21中放大器选择增益带宽积为260mhz、噪声为5.0nv/低功耗芯片，模数转换电路22中采集器选择转换精度为12位、转换速度为20msps低功耗芯片。本实施例中，采集缓冲电路21选择的缓冲放大器为ada4940-1；模数转换电路22选择的ad采集器为ad9235。
83.在一些实施例中，如图12所示，控制处理模块6包括微处理器26、显示单元23、录入单元24、存储单元29以及通讯单元28；微处理器26分别与显示单元23、录入单元24、存储单元29、通讯单元28电连接，采集模块5与微处理器26电连接。
84.在一些实施例中，微处理器26包括微处理中央单元25以及信号处理内核27，采集模块5与微处理中央单元25电连接，微处理中央单元25与信号处理内核27电连接。
85.本实施例中，微控制处理模块6包括fpga微处理器26、显示单元23、录入单元24、存储单元29和通讯单元28；fpga微处理器26端口dis2与显示单元23端口dis1连接；fpga微处理器26端口key2与录入单元24端口key1连接；fpga微处理器26端口sram1与存储单元29端口sram2连接；fpga微处理器26端口tx1与通讯单元28端口tx2连接。fpga微处理器26选择altera cyclone4系列产品中一种。本实施例中，fpga微处理器26在cyclone4系列产品中选择ep4ce10f17；显示单元23选择5英寸tft彩色液晶；录入单元24选择电阻式触摸屏输入和16键盘输入两种模式；存储单元29选择is61wv102416all存储器；通讯单元28驱动器选择sp3485。
86.进一步地，fpga微处理器26，包括微处理中央单元25和信号处理内核27；微处理中央单元25端口pfv1与信号处理内核27端口pfv2连接；信号处理内核27利用所选择的fpga芯片ep4ce10f17中用硬件描述语言verilog编制而成。
87.如图13所示，电源模块7为前置放大模块2、混频模块3、中频放大滤波模块4、高速采样模块和微控制处理模块6提供电源；电源模块7端口+8v、gnd、-8v与前置放大模块2端口
+8v、gnd、-8v分别连接；电源模块7端口+8v、gnd与混频模块3端口+8v、gnd分别连接；电源模块7端口+8v、gnd、-8v与中频放大滤波模块4端口+8v、gnd、-8v分别连接；电源模块7端口+8v、gnd、-8v与高速采样模块端口+8v、gnd、-8v分别连接；电源模块7端口+8v、gnd与微控制处理模块6端口+8v、gnd分别连接。
88.进一步地，本装置工作方式：lc调谐选频
→
弱信号放大
→
混频选频
→
中频带通滤波
→
中频放大
→
中频带通滤波
→
中频放大
→
高速采集
→
经过信号处理内核27相关算法处理
→
存储和显示。工作时，无线电波透视仪发射机发射500khz的发射信号，透过被测对象由本接收装置lc调谐电路所接收，由于本实施例选择的信号也为500khz信号，此时lc调谐电路输出500khz信号幅值为最大，经过上述模拟调理电路的处理，最后得出较干净的有效的500khz信号。接着由高速采集模块5把该模拟信号转换成数字信号，再通过信号处理内核27(27)进行处理，算法流程：每次计算时采集64个周期，取每个周期绝对值峰值，一共有64个，计算公式如下：
[0089][0090]
其中，erms-采集64个周期绝对值波峰有效平均值，ai-波形绝对峰值，i-有效采集第i个波峰点。把erms值作为一个有效信号的值进行存储和显示。
[0091]
区别现有技术，本实施例解决了目前工程上无线电波透视仪接收设备对极微弱有效信号不能接收的问题，提高了探测距离和探测精度，从而提高了无线电波透视仪在工程上的探测效率和准确度。
[0092]
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。