[实用新型]一种基于量化时延法提高FID信号测频精度的电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及地球弱磁场测量技术领域，特别是涉及一种基于量化时延法提高FID信号测频精度的电路。

背景技术

动态核极化磁力仪具有功耗低、无死区、灵敏度高等特点，在地球物理磁法勘探、地球科学研究、反潜、卫星磁测这些领域得到了普遍应用。动态核极化磁力仪通常包括两种共振系统：电子自旋共振和核磁共振，该仪器利用射频电磁场产生的电子自旋共振和两个共振系统的耦合弛豫作用，将电子自旋共振的能量转移到核磁共振，从而提高了传感器中质子自旋的宏观磁矩，并在偏转磁场的作用下输出FID信号(Free Induction Decay Singal，自由感应衰减信号)，动态核极化磁力仪通过测量FID信号频率，利用旋磁比计算得到当前的地磁场强度，因此其测频精度直接决定了磁场的测量精度。但在实际应用中，动态核极化磁力仪直接测得的FID信号频率并不高。

目前，通常采用基于CPLD(Complex Programable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)的多周期同步法提高动态核极化磁力仪FID信号测频精度，或将两种测量功能的磁力仪设计利用单刀双掷开关、配谐电容及不同的极化电路，实现了静态极化测量和动态极化测量的统一，或采用FFT算法(Fast Fourier Transform Algorithm，快速傅氏变换算法)和CZT算法(Chirp Z-transform，线性调频Z变换算法)相结合的测频方法，利用FFT算法得到频率粗略值，再由CZT算法进行频谱细化，将传统的时域测量转换到频域测量。

但，第一个方法采用的是比较器和CPLD进行测量，没有考虑对时钟边沿不同步的部分进行误差补偿；第二个方法采用的是传统的硬件测量方法，因后期FID信号衰减到后期，信噪比过低，不可避免的会有计数误差；第三个方法采用ADC+FFT+CZT的算法，消除了信噪比过低的计数误差，却也会因信号质量变差，影响测频精度。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种基于量化时延法提高动态核极化磁力仪FID信号测频精度的电路。

本实用新型的实施例提供一种基于量化时延法提高FID信号测频精度的电路，包括动态核极化弱磁传感器、高频振荡电路、信号调理电路、滞回比较器、晶振电路、FPGA数字测频模块(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、控制器和存储单元，所述动态核极化弱磁传感器的输入端连接高频振荡电路，所述动态核极化弱磁传感器的输出端连接信号调理电路，所述信号调理电路连接滞回比较器，所述滞回比较器和晶振电路的输出端均连接FPGA数字测频模块，所述FPGA数字测频模块连接控制器，所述控制器连接存储单元。

进一步，所述FPGA数字测频模块包括控制信号部分、计数部分和误差补偿部分。

进一步，所述控制信号部分包括可编程分频器和两个D触发器，所述可编程分频器能够根据实际测试情况调整分频比。

进一步，所述计数部分包括第一计数器和第二计数器。

进一步，所述误差补偿部分包括两个时间间隔测量单元，每一时间间隔测量单元均由若干单位延时单元、若干D触发器和锁存器构成，所述单位延时单元连接D触发器，所述D触发器连接锁存器。

进一步，所述存储单元为U盘。

与现有技术相比，本实用新型结构简单，涉及巧妙；利用等精度测频的原理，在FPGA数字测频模块中设计误差补偿部分，粗测和细测相结合，大幅度提高了测频精度；量化时延法是基于时间内插延迟线技术，克服了模拟内插器硬件复杂、难于实现的缺陷，测量系统由数字电路构成，可集成于FPGA中，易于实现且可靠性高；能够根据实际情况对相应的软件搭接及芯片选择作出调整，降低了改造成本。

附图说明

图1是本实用新型一种基于量化时延法提高FID信号测频精度的电路一实施例的电路总体框图。

图2是图1中FPGA数字测频模块的电路图。

图3是本实用新型一实施例的工作流程图。

图4是本实用新型一实施例中采用的测频方法的原理波形图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。