[实用新型]一种海洋电法探测信号采集电路有效

专利信息
申请号: 201420342031.0 申请日: 2014-06-25
公开(公告)号: CN203930088U 公开(公告)日: 2014-11-05
发明(设计)人: 郑彦鹏;李先锋;吴伟;李志华;曾信 申请(专利权)人: 国家海洋局第一海洋研究所;中国地质大学(武汉)
主分类号: G01V3/08 分类号: G01V3/08
代理公司: 青岛海昊知识产权事务所有限公司 37201 代理人: 王铎
地址: 266061 山*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 海洋 探测 信号 采集 电路
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及一种信号采集电路,尤其是涉及一种用于海洋电法探测中的信号采集电路。

背景技术

在各种海洋勘探方法中,海洋电法勘探是根据海底沉积物乃至地壳中不同物质之间存在的电磁性质差异,通过观测天然的或人工激发的电场、电磁场分布特征,来研究海底地质构造、矿产资源分布,解决工程、环境、灾害等地质问题的一类地球物理勘探方法。在海上地震勘探难以发挥作用的特殊地质情况下,海洋电法可以提供海底深部构造的重要信息。近些年,海洋电法的研究与应用得到蓬勃发展,成为海洋勘探方法中炙手可热的一个研究方向。

目前在国内海洋拖曳式电法探测中,国家海洋局第一海洋研究所与中国地质大学(武汉)合作,研制出了一套海洋双频激电探测系统,经过多次海洋实验,证实了其在该领域取得了重大突破并积累了大量非常宝贵的经验。该海洋双频激电仪的接收机在采集双频激电信号时,采用集中式的数据采集方式。多个接收电极连接在一条多芯电缆上,多路信号通过电缆内的模拟信号传输线送入接收机中的数据采集卡进行模数转换。该方式类似于集中式的多道地震采集系统的工作方式,主要存在以下不足:首先,由于多个通道的模拟信号都在接收缆内传输,而模拟信号容易受发送电缆大功率信号的干扰和道间串扰,影响系统测量精度并且由于信号衰减通信距离受限进一步限制了数据采集通道数。并且模拟信号需要单独的线路传输,多通道数据采集会增加电缆的芯数,会增加电缆的直径,导致电缆变得笨重,在拖曳工作与运输过程中将非常不方便,而海洋作业环境又非常恶劣,电缆容易受到损坏,不易维修和更换。其次,随着通道数增加,电缆直径增加,会增加电缆的密封难度和成本。

发明内容

针对上述问题,本实用新型的目的是提供一种体积微小,易于密封的海洋电法探测信号采集电路,可以将采集到的模拟信号转化为数字信号在电缆中传输,提高测量精度,减少电缆芯数,减轻电缆重量。

为达到上述目的,本实用新型所采用的技术方案是:在每个接收电极处密封一个信号采集电路,将采集到的模拟信号转换为数字信号发送到电缆上,多个接收电极处的采集电路通过RS-485通讯组成采集网络将信号传输到PC机上,减少电缆芯数。

所述每个信号采集电路包括信号调理与模数转换电路、作为控制核心的单片机、数据存储电路、通讯电路、实时监控电路和电源管理电路。其中,所述单片机是信号采集的核心,由单独的电池供电,它接收PC机发送来的指令控制电源管理单元选择其他模块电路由外部供电还是电池供电,并返回供电电压值;在单片机控制下,模数转换电路采集电信号,将得到的数据存储到大容量SD卡,并通过RS-485通讯电路传给水面PC机。

所述电源管理电路供电方式选择由外部供电或由自带的电池供电。当采用外部供电时,由外部电源线给电路提供电源。为了提高电能传输效率,减小能力损耗,将采用24V或者36V电压输电,通过降压芯片将其转成低电压使用。为了减小降压电路的功率损耗,电压转换电路选择高效率的DC/DC芯片,同时,为了降低因DC/DC引入的电源噪声,DC/DC后面再接一级低压差线性稳压器。

所述单片机采用低功耗MSP430F1611单片机,用于控制串口通讯模块、日历时钟模块、SD卡存储模块、选择供电源、模数转换和数据的存储。

所述单片机包括有两个串口:一个与水面PC机通讯,执行包括状态检测信息、启动与结束工作、参数设置的功能;另一个通过串口分时复用,分别与实时时钟和存储模块通讯。

所述信号调理和模数转换电路采用一个3输入通道的24位模数转换器变换电路对3通道的信号进行模数转换,分别来自相邻三个通道的电极输出的电信号经过前端差分输入偏压后,送入前置程控放大器进行放大,然后经过一个二阶的巴特沃斯低通滤波器后送入24位模数转换器中。模数转换器在单片机的控制下,把采集的模拟电信号转化为数字信号,通过SPI总线将得到的数据存储在大容量SD卡里,并通过RS-485总线网络传输到PC机。

所述通讯电路包括232串口通讯、带光电隔离的485通讯,其中:单片机与水面PC机采用光隔离的485通讯;单片机与模数转换单元采用232串口通讯。通讯内容包括单片机与PC机通讯,包括数据和指令的传输,串口的分时复用,命令的识别,数据的接收和校验,通讯故障识别和处理;单总线读取和设定日历时钟的基准时间和设置闹钟时间,以及包括监测数据的报警判断和打包上发PC机系统。

所述实时监控电路由单片机控制核心通过串口分时复用方式获得电压、温度信息,实时上传至水面PC机。

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