[发明专利]一种无线电坑道透视仪一体化信号接收装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线电坑道透视仪一体化信号接收装置，尤其适用于一种用于煤矿的物探设备——无线电坑道透视仪中。 

  

背景技术

无线电波坑道透视仪，简称坑透仪。其功能是利用电磁波在介质中的传播特性，探测矿井回采工作面内的地质构造，如陷落住、断层、火成岩、煤层厚度变化、瓦斯富集区及突水构造等。可减少大量钻探工程量，节省费用，提高采煤时对事故隐患的预知性，有效避免事故发生，减少损失，增加安全系数，提高产量和效益。 

对于目前的坑透仪接收装置而言，一般采用分立元件实现信号的采集及处理，并且通过大线圈（如图8所示）来采集电磁波信号，导致装置的体积大、信号精度低、可靠性差、工程实施困难等问题。本发明将接收天线和接收装置放在同一个壳体内部，用高性能导磁材料做成的磁棒天线代替大线圈天线，并通过信号前置放大、信号调制、滤波、信号采集和数字信号处理，提高接收信号质量，大大减小了装置的体积，便于携带和工程实施，极大降低了使用的复杂性和操作时间，满足了探测井下地质情况的需求。 

发明内容

本发明提出一种无线电坑道透视仪一体化信号接收装置，该装置将接收天线和接收装置放在同一个壳体内部，用高性能导磁材料做成的磁棒天线代替大线圈天线，并通过信号前置放大、信号调制、滤波、信号采集和数字信号处理，保证接收信号达到最优状态。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是： 

如附图1所示，无线电坑道透视仪一体化信号接收装置，该装置是由接收天线模块1、前置放大电路模块2、调制电路模块3、滤波电路模块4、信号采集电路模块5、信号处理器模块6、人机界面模块7、DDS频率合成电路模块8和电源模块9组成。模块1用高性能导磁材料做成的磁棒天线代替大线圈天线，并将接收天线和接收装置放在同一个壳体内部，大大降低了坑透仪接收装置的尺寸，便于在野外携带和应用；模块2、模块3、模块4和模块8为信号接收装置的前置信号处理部分，实现高频信号到低频信号的变换和滤波功能；模块5为信号采集电路模块，将前置信号处理后的信号进行AD采样，并通过通信端口发送到信号处理模块6。模块6将信号采集模块发送来的信号经过信号处理及显示成图、反演等处理后，通过模块7进行显示。

上述模块1高性能磁棒天线为该装置的主要发明内容之一，如图7所示，该天线由高性能导磁材料缠绕导线而成，导磁材料直径约10mm，长度约120mm。外缠导线的匝数根据接收装置的灵敏度要求可以适当增减，与图8所示的大线圈（线圈直径约为1000mm）相比，体积大大减少。 

上述模块2前置放大电路可以将接收天线接收的信号进行放大； 

上述模块3调制电路模块主要实现从天线接收输入信号和DDS频率合成电路生成信号的混频；

上述模块4完成混频信号的高频滤波；

上述模块5主要完成采样信号的采集，用于控制选择接收频率及控制增益，由MCU控制电路、模拟量到数字量变换电路组成。MCU控制前级的频点，选择频率，切换电路以及控制增益。可以通过控制继电器切换电容来控制调谐，并通过变换电路电感的感抗来对接收频率进行微调，控制调制放大板的接收频率。

上述模块6为信号处理模块，主要由一款高性能CPU完成（如三星公司的ARM11芯片S3C6410），负责信号处理及显示成图、反演等功能。 

上述模块7是坑透仪接收装置的人机交互接口，主要对模块6产生信息进行显示。 

上述模块8频率合成电路采用直接数字频率合成技术，由高集成度芯片（如美国AD公司的AD9850）完成。集成频率合成芯片在接收到高精度的时钟源和频率相位控制字后，就可产生频率和相位都可编程控制的模拟正弦波或方波输出。 

  

上述模块9为接收装置提供电源，完成蓄电池充放电管理和保护功能。供电电源为12V镍氢电池。调制放大板所需的5V直接从电源管理板接入；主控板所需的5V（另加3.3V，可以自己加稳压产生）和显示板所需的5V电源均由电源管理板接入。

与现有技术相比，本发明具有的优点如下： 

1）部署灵活，操作简便。用高性能导磁材料做成的磁棒天线代替大线圈天线，并将接收天线和接收装置放在同一个壳体内部，通过信号前置放大、信号调制、滤波、信号采集和数字信号处理，提高接收信号质量，大大减小了装置的体积，便于携带和工程实施，操作简便、调整速度快、可靠性高。