[发明专利]一种静力触探仪无缆式数据透传装置

权利要求书

1.一种静力触探仪无缆式数据透传装置，其特征在于包括接收模块和装入探杆内部并随静力触探探头贯入地下的发射模块；所述发射模块包括第一微处理器、高速mos管驱动电路、激励脉冲产生电路、电池、第一电源模块、高压电源模块和发射换能器；电池分别与第一电源模块和高压电源模块连接，第一微处理器、高速mos管驱动电路、激励脉冲产生电路和发射换能器依次信号连接；高压电源模块分别与第一微处理器和激励脉冲产生电路连接；第一电源模块和第一微处理器连接；第一微处理器与静力触探探头连接，发射换能器与超声波接收换能器连接；

所述接收模块包括第二微处理器、超声波接收换能器、初级仪用差分放大电路、信号放大电路、带通滤波器、电平比较器、正负电源模块、第二电源模块和电池；第二微处理器、电平比较器、带通滤波器、信号放大电路、初级仪用差分放大电路和超声波接收换能器依次信号连接；第二微处理器与信号放大电路连接；正负电源模块分别与电平比较器、带通滤波器、信号放大电路和初级仪用差分放大电路连接；第二电源模块分别与电池、第二微处理器和正负电源模块连接；第二微处理器与静力触探分析仪相接。

2.根据权利要求1所述的静力触探仪无缆式数据透传装置，其特征在于，所述第一微处理器为一自带高级定时器功能的单片机STM8S103F3P6；第一微处理器将静力触探探头通过串口接收静力触探探头输入的勘探数据，存放到数据缓冲区；程序定时轮询缓冲区，从中取出数据进行BCH编码；再对编码完的数据加上引导码、字节数码、CRC校验码组成一个完整的数据包，数据包数据接着送入调制数据缓冲区；程序定时轮询调制数据缓冲区，若有数据则取出1bit数据，并根据数据调整定时器pwm波的生成相位，开启对应引脚电平输出功能，产生一个码元周期的调制信号；若调制数据缓冲区无数据，则关闭定时器引脚电平输出功能，无调制信号产生。

3.根据权利要求1所述的静力触探仪无缆式数据透传装置，其特征在于，所述高速mos管驱动电路包括栅极位移驱动电路和快速关断电路；其中，2n3904和2n3906组成内部为双极型晶体管推拉式驱动的栅极位移驱动电路；二极管和pnp管组成快速关断电路。

4.根据权利要求1所述的静力触探仪无缆式数据透传装置，其特征在于，所述发射换能器采用纵波换能器；所述接收换能器采用与发射换能器相同的纵波换能器；所述激励脉冲产生电路主要由高压高速开关mos管IRF840、20nF高压储能电容和两个限制电流走向的高速二极管31gf4组成。

5.根据权利要求1所述的静力触探仪无缆式数据透传装置，其特征在于，所述高压电源模块包括开关升压电路和MCP4018数字电位器；使用TPS40210DGQR开关电源管理芯片组成一个开关升压电路；使用MCP4018数字电位器替换输出电压反馈电阻；其中MCP4018数字电位器通过i2c总线与第一微处理器相连，开关升压电路输出还经过一个分压电阻与第一微处理器的一个AD输入引脚相连。

6.根据权利要求1所述的静力触探仪无缆式数据透传装置，其特征在于，所述电池为四节18650锂电池串联组成，第一电源模块采用开关电源管理芯片LM2675M。

7.根据权利要求1所述的静力触探仪无缆式数据透传装置，其特征在于，所述初级仪用差分放大电路采用AD620仪用放大器；所述信号放大电路采用AD623程控放大器；所述带通滤波器采用TS5532构成四阶巴特沃斯滤波器；所述电平比较器由LM393电压比较器构成。

8.根据权利要求1所述的静力触探仪无缆式数据透传装置，其特征在于，所述电池为带输出保护板的锂电池；所述第二电源模块为采用MP1542芯片构成的开关升压电源电路。

9.根据权利要求1所述的静力触探仪无缆式数据透传装置，其特征在于，所述正负电源模块主要由电荷泵反极性开关集成稳压器MAX660构成。

10.根据权利要求1所述的静力触探仪无缆式数据透传装置，其特征在于，所述第二微处理器选用STM32F103VET6单片机，第二微处理器通过定时器捕获功能捕获输入波形，分别记录信号上升沿和下降沿的时间点，计算高电平持续时间，若高电平时间小于0.9个载波周期，记录高电平的中间时刻；将高电平时间与相距一个码元周期时间点附近的信号比较时刻值，得出相位信息，记录到缓冲区；对缓冲区中的数据计算引导码相关度，在相关度最高点且高于判别阈值的点，更新同步信息，启动数据解调；首先解码出有效数据字节数，再根据字节数接收所有有效数据和校验码，接着对有效数据和校验码进行前向纠错解码，最后根据校验码检查数据是否有误；若数据无误，则通过串口向上位机输出数据，并开始下一个解码周期；若数据经过前向纠错解码后仍校验失败，则直接丢弃，并开始下一个解码周期。