[发明专利]一种闭环控制近地水源探测装置及探测方法

权利要求书

1.一种闭环控制近地水源探测装置，其特征在于，包括H桥路供电模块、H桥路、负载、电流采集模块、FPGA给定信号产生模块和环宽比较电路，H桥路供电模块与H桥路连接，为H桥路提供稳定电压，H桥路、负载、电流采集模块、环宽比较电路顺次连接形成闭环控制结构，FPGA给定信号产生模块与环宽比较电路连接，FPGA给定信号产生模块产生的给定信号与电流采集模块产生的反馈信号在环宽比较电路中比较，驱动H桥路的开通与关断，从而驱动负载产生近地水源探测信号；

所述环宽比较电路内设置两路信号传递电路，一路为FPGA给定信号产生模块产生的给定信号传递电路，包括顺次连接的DA数据转换模块、低通滤波器、电流信号整合模块和比较器，另一路为电流采集模块产生的反馈信号传递电路，包括顺次连接的DA转换芯片和比较器，两路信号输入比较器后，将比较结果传递给触发器，触发器连接MOSFET驱动器，MOSFET驱动器驱动H桥路的开通与关断，从而驱动负载产生近地水源探测信号；

所述电流采集模块同时将采集的电流信号信息通过信号线传递给MCU，MCU再把反馈的电流信号实时传递给FPGA给定信号产生模块，构成闭环控制。

2.如权利要求1所述的闭环控制近地水源探测装置，其特征在于，所述H桥路供电模块包括MCU、大功率电源、蓄电池、DC-DC转换电路、电压采集器和DA转换电路，MCU与大功率电源连接，控制大功率电源的电压，蓄电池、DC-DC转换电路、大功率电源顺次连接，为大功率电源充电，大功率电源、电压采集器、DA转换电路、MCU顺次连接形成大功率电源的电压闭环控制结构，控制大功率电源的电压稳定在预设范围。

3.如权利要求1所述的闭环控制近地水源探测装置，其特征在于，所述FPGA给定信号产生模块产生的给定信号传递电路中，FPGA给定信号产生模块产生的为12位正弦波数据，所述DA数据转换模块的芯片为DAC902，所述电流信号整合模块为OPA690电流信号整合模块；所述比较器为AD790比较器。

4.一种利用权利要求1所述的闭环控制近地水源探测装置进行近地水源探测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)通过H桥路供电模块为H桥路提供稳定电压，使负载产生电流，电流采集模块实时采集负载反馈电流，并将反馈电流信号传递给环宽比较电路；

2)同时，FPGA给定信号产生模块产生给定信号，也传递给环宽比较电路；

3)反馈电流信号与给定信号在环宽比较电路中进行比较，比较结果作为控制信号传递给H桥路，驱动H桥路的开通与关断，从而驱动负载产生近地水源探测信号；

所述环宽比较电路通过如下方法进行反馈电流信号与给定信号的比较：环宽比较电路内设置两路信号传递电路，一路为FPGA给定信号产生模块产生的给定信号传递电路，包括顺次连接的DA数据转换模块、低通滤波器、电流信号整合模块和比较器，FPGA给定信号产生模块产生的给定信号传输给DA数据转换模块，经过DA数据转换模块的处理变为正弦电流信号的形式，通过低通滤波器滤波，再由电流信号整合模块进行整合，并传输给比较器的一端；

另一路为电流采集模块产生的反馈信号传递电路，包括顺次连接的DA转换芯片和比较器，电流采集器实时采集负载电流，并通过DA转换芯片转化为比较器能识别的信号，传输给比较器的另一端；

两路信号输入比较器后，将比较结果传递给触发器，触发器连接MOSFET驱动器，MOSFET驱动器驱动H桥路的开通与关断，从而驱动负载产生近地水源探测信号；

所述电流采集模块同时将采集的电流信号信息通过信号线传递给MCU，MCU再把反馈的电流信号实时传递给FPGA给定信号产生模块，构成闭环控制。

5.如权利要求4所述的探测方法，其特征在于，所述H桥路供电模块通过如下方法为H桥路提供稳定电压：H桥路供电模块包括MCU、大功率电源、蓄电池、DC-DC转换电路、电压采集器和DA转换电路；

通过MCU设定大功率电源电压值，蓄电池通过DC-DC转换电路对大功率电源进行充电，当大功率电源电压值达到设定值且稳定时，开始给H桥路供电；其中在大功率电源连接电压采集器，对电压值进行实时采集并反馈给MCU，通过闭环控制使得大功率电源电压稳定在系统需要的范围内。

6.如权利要求4所述的探测方法，其特征在于，所述FPGA给定信号产生模块产生的给定信号传递电路中，FPGA给定信号产生模块产生的为12位正弦波数据，所述DA数据转换模块的芯片为DAC902，所述电流信号整合模块为OPA690电流信号整合模块；所述比较器为AD790比较器。