[发明专利]程控增益式海洋电场信号采集方法、系统、装置和应用

权利要求书

1.一种程控增益式海洋电场信号采集系统，其特征在于，所述程控增益式海洋电场信号采集系统在固定增益放大单元和模拟解调单元之间连接有程控增益放大单元；

所述程控增益放大单元包括：

低噪声反相放大电路，运算放大器采用低噪声集成运算放大器，其反馈电阻可控，用于将固定增益放大单元的输出信号进行可控增益的反相放大；

低噪声数模转换电路，其内部电阻网络作为低噪声反相放大电路的反馈电阻，实现程控增益的高精度数字控制。

2.如权利要求1所述的程控增益式海洋电场信号采集系统，其特征在于，所述程控增益放大单元通过数模转换电路的数字接口，访问数模转换电路的寄存器，数模转换电路的内部电阻网络是T型R-2R电阻网络，内部电阻网络根据寄存器的配置值控制电阻值，内部电阻网络作为可控反馈电阻，实现数字可控放大增益。

3.如权利要求1所述的程控增益式海洋电场信号采集系统，其特征在于，所述程控增益式海洋电场信号采集系统还包括：调制单元、变压器隔离放大单元、带通滤波单元、低通滤波单元、信号跟随单元；

调制单元与变压器隔离放大单元连接，变压器隔离放大单元与固定增益放大单元连接，固定增益放大单元与程控增益放大单元连接，程控增益放大单元与带通滤波单元连接，带通滤波单元与模拟解调单元连接，模拟解调单元与低通滤波单元连接，低通滤波单元与信号跟随单元连接；

调制单元，用于将低频电场信号调制为高频交流信号；

变压器隔离放大单元，用于不同电场通道隔离，用于微弱电场信号放大，用于电场传感器的阻抗匹配；

固定增益放大单元，用于调制后电场信号的固定增益放大；

程控增益放大单元，用于调制后电场信号的程控增益放大；

带通滤波单元，用于抑制调制后电场信号的工频干扰和高频干扰；

模拟解调单元，用于放大后的调制后电场信号的解调；

低通滤波单元，用于抑制模拟解调后电场信号的解调噪声；

信号跟随单元，用于解调后的电场信号的输出阻抗匹配。

4.一种基于权利要求1所述程控增益式海洋电场信号采集系统的程控增益式海洋电场信号采集方法，其特征在于，所述程控增益式海洋电场信号采集方法包括以下步骤：

第一步，调制单元将前端电场传感器输出的微弱低频的电场信号，经过电容隔离直流信号后，再经过由4个相同的JET管组成的桥路进行调制；

第二步，变压器隔离放大单元是通过小信号音频变压器模块实现，在调制单元与固定增益放大单元之间实现放大电路的高输入阻抗与电场传感器的低输入阻抗的匹配；

第三步，电场信号在经过调制单元和变压器隔离放大单元后，通过固定增益放大单元进行放大；

第四步，调制后的电场信号进入程控增益放大单元中，通过数控改变反馈电阻调整电路放大增益以实现调制后的电场信号的不同增益放大；

第五步，放大后的调制电场信号经过带通滤波单元以抑制工频干扰和高频干扰；

第六步，放大后的调制电场信号经过模拟解调单元进行解调；

第七步，放大后的解调后的电场信号经过低通滤波单元以抑制解调噪声。

5.如权利要求4所述的程控增益式海洋电场信号采集方法，其特征在于，所述程控增益式海洋电场信号采集方法的调制单元采用的调制信号为一定频率的方波信号；

带通滤波单元为无源带通滤波电路，低通滤波单元为无源低通滤波电路；

放大后的调制电场信号经过模拟解调电路进行解调，解调信号为与调制信号同频率的方波信号，解调信号通过控制集成运算放大器同相端的一个MOS管实现解调，当解调信号为正时，MOS管截止，模拟解调电路实现信号跟随功能，当解调信号为负时，MOS管导通，模拟解调电路实现一倍反相放大功能，实现信号的解调。