一种用于电法勘探的自动增益控制电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于电法勘探的自动增益控制电路，其特征在于，由正峰值检波电路、基准电压电路、信号放大电路、电压比较电路、至少两级放大电路及滤波电路组成；所述正峰值检波电路对输入信号进行检波后分为两路，第一路直接与电压比较电路比较端连接，第二路通过信号放大电路后与比较端连接，基准电压电路与电压比较电路另一比较端连接，电压比较电路的输出端与两级放大电路的控制端连接，电压比较电路产生的数字控制信号通过控制两级放大电路的放大倍数实现自动增益控制。利用本发明，可实现对电法勘探信号的高效、可靠的自动增益控制。
【专利说明】-种用于电法勘探的自动增益控制电路
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于电法勘探的自动增益控制电路，尤其涉及一种可用于电法勘 探仪器中激电电压信号处理的自动增益控制电路。
【背景技术】
[0002] 在电法勘探中，电法勘探信号接收机采集的电压信号具有动态范围大的特点，通 常情况下，电压信号幅值的动态范围在±lmV?±10V。为了实现对各种信号进行有效放 大，接收机应具有自动增益控制功能。
[0003] 在接收机放大倍数控制方面，目前主要有三种方法。第一种方法是用户设置各级 放大电路的放大倍数。采用这种方法的有美国GE0METRICS公司生产的EH-4,加拿大凤凰公 司生产的V5-2000和V-8等接收机。这要求用户对干扰的大小、频率范围和信号的大小有 详细的了解，并且熟悉仪器内部的功能。通常保险的做法是将第一级放大电路的放大倍数 设置到最小，但是这将导致接收机的等效输入噪音增大，使信号观测的精度下降，满足不了 电法勘探的要求。第二种方法是接收机自动设置放大倍数。采用这种方法的接收机有美国 Z0NGE公司生产的GDP32-II，具体方法是先将第二级放大电路后面跟随的抗混叠滤波电路 屏蔽，然后测量信号大小，调整第二级放大电路放大倍数。再将抗混叠滤波启动，调整第三 级放大电路放大倍数。将第一级放大电路放大倍数设置为最低或人工选择放大倍数模式下 由用户设置。该方法的缺点是无法知道干扰的大小，第一级设置为低增益时可能导致无法 对信号实现最优放大，高增益时可能导致放大电路饱和。第三种方法是放大倍数智能控制 方法。这种方法由中南大学提出（专利号CN101009039A)，主要特点是将各级放大电路放大 倍数设置模式分为无干扰、弱干扰、中等干扰、强干扰四种模式，针对不同的噪声环境选择 不同的控制策略。该方法能够根据不同的干扰环境选择最优控制策略，实现了对接收机各 级放大电路的放大倍数的正确有效设置，然而存在的问题是控制算法相对复杂，降低了探 测效率。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有电法勘探接收机的上述缺陷，提供一种抗干扰能力 强、动态范围大、转换速度快的自动增益控制电路。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现：由正峰值检波电路、基准电压电路、信号 放大电路、电压比较电路、至少两级放大电路及滤波电路组成；所述正峰值检波电路对输入 信号进行检波后分为两路，第一路直接与电压比较电路比较端连接，第二路通过信号放大 电路后与比较端连接，基准电压电路与电压比较电路另一比较端连接，电压比较电路的输 出端与两级放大电路的控制端连接，电压比较电路产生的数字控制信号通过控制两级放大 电路的放大倍数实现自动增益控制。利用本发明，可实现对电法勘探信号的高效、可靠的自 动增益控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0006] 图1为本发明结构框图；
[0007] 图2 (a)为现有激发极化测量中激励电流波形的一种双频合成电流波形示意图；
[0008] 图2 (b)为现有激发极化测量中一种双频激发极化信号波形示意图；
[0009] 图2 (c)为一种数字脉冲控制信号波形示意图；
[0010] 图3为本发明正峰值检波电路的电路图；
[0011] 图4为本发明基准电压电路的电路图；
[0012] 图5为本发明电压比较电路的电路图；
[0013] 图6为本发明放大电路I、II电路图。
[0014] 其中，1.正峰值检波电路，2.基准电压电路，3.信号放大电路，4.电压比较电路， 5.放大电路I，6.滤波电路I，7.放大电路II，8.滤波电路II。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。本实施例不得用于解释对本发明 保护范围的限制。
[0016] 在电法勘探中，激发极化法需要通过两个供电电极向地下发送激励电流，常用的 激励电流波形为双频合成电流波形（如图2(a))，地下介质在激励电流的作用下发生激发 极化效应，产生激电电压信号（如图2(b))，由于该电压信号动态范围较大可达±lmV? ±l〇V，而之前的方法都不能达到理想效果。以该探测方法为例，对本发明的原理及电路进 行进一步说明。
[0017] 参照图1。本实施例包括正峰值检波电路1，基准电压电路2,信号放大电路3,电 压比较电路4,放大电路15,滤波电路16,放大电路117,滤波电路118。被测激电电压信号 经过前级信号处理后，进入到本发明本实施例自动增益控制电路。输入信号经过正峰值检 波电路1后分为两路，第一路直接与电压比较电路比较端连接，第二路通过信号放大电路 后与比较端连接，基准电压电路2与电压比较电路另一比较端连接，电压比较电路4的输出 端与放大电路15及放大电路117的控制端连接，电压比较电路4产生数字控制信号实现对 放大电路15及放大电路II7放大倍数的控制。
[0018] 本实施例将± lmV?± 10V电压峰值范围分为四组，分别是0?± 10mV, ± 10? ±100mV，±100?±1000mV，±1?±10V。考虑到电压比较电路4的分辨率，通过信号放 大电路3将0?± 100mV的激电电压信号放大10倍。因此，电压比较电路4的四组门限电 压分别为 〇 ?l〇〇mV，100 ?1000mV，100 ?1000mV，1 ?10V。
[0019] 参照图2、3。正峰值检波电路1由LF398芯片构成的采样保持电路、LM311构成的 比较器电路、74LVC1G32构成的或门电路以及低通滤波电路组成。传统的正峰值检波电路将 比较器的输出端COL OUT直接与采样保持电路的逻辑控制端LOGIC连接，采样保持电路对 输入信号VPP IN进行采样，输出信号VPP OUT与输入信号VPP IN的峰值通过比较器电路进 行比较，当VPP IN的峰值高于VPP OUT时，比较器输出端COL OUT被置成高电平，VPP OUT 变为VPP IN的峰值；当VPP IN的峰值低于VPP OUT时，COL OUT被置成低电平，VPP OUT保 持不变，从而实现信号正峰值的检波。因此，当周期信号峰值出现下降时该检波电路无法实 现检测，即只能对递增信号峰值进行检波，而无法对递减信号峰值进行检波。为了解决这一 难题，本发明设计了二输入或门控制电路，输入端A与比较器电路的输出端COL OUT连接， 输入端B与数字脉冲控制信号PULSE OUT(如图2(c))连接，PULSE OUT表达式如公式（1) 所示：
【权利要求】
1. 一种用于电法勘探的自动增益控制电路，其特征在于，由正峰值检波电路、基准电压 电路、信号放大电路、电压比较电路、至少两级放大电路及滤波电路组成；所述正峰值检波 电路对输入信号进行检波后分为两路，第一路直接与电压比较电路比较端连接，第二路通 过信号放大电路后与比较端连接，基准电压电路与电压比较电路另一比较端连接，电压比 较电路的输出端与两级放大电路的控制端连接，电压比较电路产生的数字控制信号通过控 制两级放大电路的放大倍数实现自动增益控制。
2. 根据权利要求1所述的用于电法勘探的自动增益控制电路，其特征在于，所述正峰 值检波电路由采样保持电路、比较器电路、或门电路以及低通滤波电路组成，可实现低频周 期性变化信号正峰值检波。
3. 根据权利要求1所述的用于电法勘探的自动增益控制电路，其特征在于，所述电压 比较电路由至少2个电压比较器和与门电路组成，可对四组量程范围电压进行比较。
4. 根据权利要求1所述的用于电法勘探的自动增益控制电路，其特征在于，所述放大 及滤波电路均采用精密斩波自稳零运算放大器。
【文档编号】H03G3/20GK104092443SQ201410314501
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】吴淼, 刘希高, 刘志民, 张金涛, 杜毅博, 周游, 吕一鸣, 李旭, 周剑锋, 郝建生, 马昭, 王学成, 王传武 申请人:中国矿业大学(北京)