专利名称：高精度双通道大地音频电磁物探仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及国际专利分类GOlV地球物理、物质或物体的探测技术领域，尤其是高精度双通道大地音频电磁物探仪。
背景技术：
公知技术中，地球物理勘探简称“物探”，即用物理的原理研究地质构造和解决找矿勘探中问题的方法。它是以各种岩石和矿石的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异为研究基础，用不同的物理方法和物探仪器，探测天然的或人工的地球物理场的变化，通过分析、研究所获得的物探资料，推断、解释地质构造和矿产分布情况。目前主要的物探方法有重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探等。其中，电法勘探是根据岩石和矿石电学性质，如导电性、电化学活动性、电磁感应特性和介电性，即所谓“电性差异”，来找矿和研究地质构造的一种地球物理勘探方法。它是通过仪器观测人工的、天然的电场或交变电磁场，分析、解释这些场的特点和规律达到找矿勘探的目的。电法勘探分为两大类。研究直流电场的，统称为直流电法，包括有电阻率法、充电法、自然电场法和直流激发极化法等；研究交变电磁场的，统称为交流电法，包括有交流激发极化法、电磁法、大地电磁场法、无线电波透视法和微波法等。按工作场所的差别，电法勘探又分为地面电法、坑道和井中电法、航空电法、海洋电法等。比如，其中大地音频电磁法类勘探仪器有着勘探成本低、效率高、勘探深度大、应用范围广、不受高阻地质体导电性差及低阻地质体屏蔽的优点。相关技术在专利是文献中公开较少，例如
专利申请号200910237810涉及地球物理勘探技术，是一种大地电磁探测仪性能评价方法，将电场和磁场信号输入端与信号地端连接采集时间序列数据1，再将电场和磁场信号的输入端接入相同信号，采集时间序列数据2，进行功率谱计算，得到序列1、2各通道自功率谱和互功率谱，根据序列1和2的自功率谱和互功率谱计算任意两通道的相关函数、信噪比、和噪声功率谱，确定M T仪相关干扰和随机噪音。专利申请号201020128870涉及地球物理勘探(简称物探)测量仪器的一种高密度天然电场选频物探测量仪。包括电极组、电极选择电路、选频放大电路和控制器。现有技术中，一般需要制造勘探场源，需消耗更多的能源机排放，测量费时漫长， 易受低阻地质体屏蔽和高阻地质体不导电的影响，严重限制了应用和推广，无法控制电场频率稳定性，使的测量数据准确性和精度无法保证。

发明内容
本发明的目的是提供一种高精度双通道大地音频电磁物探仪，该装置能够克服以上现有技术中的不足。
本发明的发明目的是通过如下技术措施实现的一路电极依次与工频抑制模块、 一级放大模块、编程放大模块和选频放大模块连接后接入信号跟随和检测模块，同时，另一路电磁传感器依次与工频抑制模块、一级放大模块、编程放大模块和选频放大模块连接后接入信号跟随和检测模块，随后分别连接各自AD采集模块后共同接入主控制器模块，而主控制器模块进一步分别连接包括显示和键盘的人机界面以及数据存储设备。本发明的有益效果是使用大地天然的电磁场作为勘探场源，双通道工作，节能环保；适合于各种地区的勘探，充分保证了测量数据的稳定性和准确性；无损探测，仪器轻便，数据采集、测量速度快，仪器轻便，操控简单方便，使用范围广。


图1是本发明原理框图
图2是本发明中的信号放大选频网络原理3是本发明中的信号检测采集原理4是本发明中的一级放大电路原理图5是本发明中的二级可编程放大电路原理图6是本发明中的选频滤波电路原理图
具体实施例方式
在本发明中，涉及的工作原理还包括，结合实际使用的情况及音频大地电磁法电阻率
基本公式^公式中P为视电阻率，Ex为X轴方向电场强度，Hy为垂直于X轴方向
的磁场强度；测得某频率的电场强度Ex和磁场强度Hy就可以计算出视电阻率P ；频率f 与视电阻率P之间成反比，研究其之间的关系就达到研究不同深度的目的。从公式得出要精确的计算视电阻率P，必须确保频率f、电场强度Ex和磁场强度Hy的准确性，由于天然电磁场会随时间变化而变化，所以在电场强度Ex和磁场强度Hy使用两路信号同时输入，在保证频率准确性的同时，也要保证Ex和Hy能同时测量的一致性和准确性。本发明由2路信号输入端、2路信号选频放大网络、信号检测&跟随、主控制器、数据存储和人机界面等几部分组成，其中2路信号选频放大网络输入部分分别由一级放大、 二级编程放大、选频滤波等部分组成，采用可编程选频网络，由微控制器同时启动选频网络，设置相同的增益放大、相同的频率抑制特性，从而确保信号采集的频率一致性。同时，本发明采用可编程数据采集模块，由微控制器同时启动数据检测电路开关和数据采集模块的采集，从而确保信号采集时间的一致性，并在选频滤波部分采用高性能滤波芯片保证频率固定的稳定性，高性能的2 4位Δ—ΣA/ D转换器实现对微弱信号高效转换，使用高频CPU主控制器通过信号检测&跟随同时启动和关闭，实现同时采样测量和人性化的人机界面。2路信号选频放大网络输入部分加入可编程的50HZ、60HZ工频抑制，在选频滤波部分采用高性能的检波芯片以达到在1%高精度的频率固定误差，整机具有测量精度高、 测量频率和时间高度一致性、响应频率范围广，抗干扰能力强等显著特点，工频抑制优于90dB。本发明使用大地天然的电磁场作为勘探场源，无需消耗更多的能源及排放，节能环保；不受低阻地质体屏蔽和高阻地质体不导电的影响，适合于各种地区的勘探，解决现有仪器部分地区不能使用的缺点；既保证固定频率的稳定性，同时实现两通道测量的频率和时间的高度一致性，充分保证了测量数据的稳定性和准确性；无损探测，仪器轻便，数据采集速度快，相比其他直流电法类仪器，速度大大的提高，在保证勘探精度要求同时，显著提高测量速度，测量速度甚至提高10倍以上；仪器轻便，人机界面完善，通俗易懂，操控简单方便、高效速度快，数据准确，节能环保，使用范围广。下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。本发明中，两路信号放大选频网络依次连接信号输入模块、一级放大模块、可编程二级放大模块和选频放大模块，采用可编程选频网络，实现信号放大选频，由微控制器同时启动选频网络，设置相同的增益放大、相同的频率抑制特性，从而确保信号采集的频率一致性。本发明中，信号跟随和检测模块工作包括，两路信号采集模块分别连接各自的信号检测模块后，共同接入信号跟随模块，采用可编程数据采集模块，由微控制器同时启动数据检测电路开关和数据采集模块的采集，从而确保信号采集时间的一致性。本发明中，一级放大模块电路采用有源高精度放大器实现信号的放大，放大倍数为20倍或50倍；其中，调整RG的阻值实现放大倍数的调整。本发明中，二级可编程放大模块电路根据信号的强弱，自适应切换相应的放大倍数，分为4个放大倍数，即1倍、10倍、100倍和1000倍。本发明中，选频放大模块包含选频滤波电路，其中采用CMOS双二阶通用开关电容有源滤波器，通过微控制器控制其精确滤波函数，设置其内部中心频率、Q值、工作模式来实现对信号的选频滤波，提高微弱信号检测的精度。
权利要求
1.高精度双通道大地音频电磁物探仪，其特征是一路电极依次与工频抑制模块、一级放大模块、编程放大模块和选频放大模块连接后接入信号跟随和检测模块，同时，另一路电磁传感器依次与工频抑制模块、一级放大模块、编程放大模块和选频放大模块连接后接入信号跟随和检测模块，随后分别连接各自AD采集模块后共同接入主控制器模块，而主控制器模块进一步分别连接包括显示和键盘的人机界面以及数据存储设备。
2.如权利要求1所述的高精度双通道大地音频电磁物探仪，其特征在于，两路信号放大选频网络依次连接信号输入模块、一级放大模块、可编程二级放大模块和选频放大模块， 采用可编程选频网络，实现信号放大选频，由微控制器同时启动选频网络，设置相同的增益放大、相同的频率抑制特性。
3.如权利要求1所述的高精度双通道大地音频电磁物探仪，其特征在于，采用可编程数据采集模块，由微控制器同时启动数据检测电路开关和数据采集模块的采集，并在选频滤波部分采用高性能滤波芯片保证频率固定的稳定性，高性能的2 4位Δ—Σ A/ D转换器实现对微弱信号高效转换，使用高频CPU主控制器通过信号检测&跟随同时启动和关闭， 实现同时采样测量。
4.如权利要求1所述的高精度双通道大地音频电磁物探仪，其特征在于，2路信号选频放大网络输入部分加入可编程的50HZ、60HZ工频抑制。
5.如权利要求1所述的高精度双通道大地音频电磁物探仪，其特征在于，信号跟随和检测模块工作包括，两路信号采集模块分别连接各自的信号检测模块后，共同接入信号跟随模块，采用可编程数据采集模块，由微控制器同时启动数据检测电路开关和数据采集模块的采集。
6.如权利要求1所述的高精度双通道大地音频电磁物探仪，其特征在于，一级放大模块电路采用有源高精度放大器实现信号的放大，放大倍数为20倍或50倍；其中，调整RG 的阻值实现放大倍数的调整。
7.如权利要求4所述的高精度双通道大地音频电磁物探仪，其特征在于，二级可编程放大模块电路根据信号的强弱，自适应切换相应的放大倍数，分为4个放大倍数，S卩1倍、 10倍、100倍和1000倍。
8.如权利要求1所述的高精度双通道大地音频电磁物探仪，其特征在于，选频放大模块包含选频滤波电路，其中采用CMOS双二阶通用开关电容有源滤波器，通过微控制器控制其精确滤波函数，设置其内部中心频率、Q值、工作模式来实现对信号的选频滤波，提高微弱信号检测的精度。
全文摘要
高精度双通道大地音频电磁物探仪，一路电极依次与工频抑制模块、一级放大模块、编程放大模块和选频放大模块连接后接入信号跟随和检测模块，同时，另一路电磁传感器依次与工频抑制模块、一级放大模块、编程放大模块和选频放大模块连接后接入信号跟随和检测模块，随后分别连接各自AD采集模块后共同接入主控制器模块，而主控制器模块进一步分别连接包括显示和键盘的人机界面以及数据存储设备。使用大地天然的电磁场作为勘探场源，双通道工作，节能环保；适合于各种地区的勘探，充分保证了测量数据的稳定性和准确性；无损探测，仪器轻便，数据采集、测量速度快，仪器轻便，操控简单方便，使用范围广。
文档编号G01V3/08GK102520451SQ201110454869
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者陈龙 申请人:上海艾都能源科技有限公司