一种质子磁力仪控制系统技术方案

本实用新型专利技术适用于磁场测量设备技术领域，提供了一种质子磁力仪控制系统，旨在解决现有系统运算速度和功能有限，其芯片体积偏大，不利于仪器的小型化设计的问题。该系统包括用于对接收到的旋进信号进行逻辑输入缓冲和将所述旋进信号转换方波信号并逻辑缓冲输出的数字隔离单元；用于实时提供测试时间的实时时钟单元；用于接收所述方波信号，并通过捕获模块获得所述方波信号的连续两个上升沿对应的测试时间以及所述实时时钟单元的频率计算出旋进频率的DSP信号处理单元，所述测试时间为所述连续两个上升沿时所述实时时钟单元的记录的时间值，所述数字隔离单元和实时时钟单元的输出端分别与所述DSP信号处理单元的第一输入端、第二输入端电性连接。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于磁场测量设备
，尤其涉及一种质子磁力仪控制系统。
技术介绍
质子旋进式磁力仪是依据质子的旋进频率来测量地磁场的仪器，它是目前世界上测量磁场强度的重要方式之一，现有的质子磁力仪控制系统多以单片机、PIC等低端处理器为核心进行硬件电路的设计，其运算速度和功能都有限，又由于早期芯片多以直插封装为主，芯片体积偏大，进而致使电路板体积偏大，不利于仪器的小型化设计，这些都是限制质子旋进磁力仪发展的重要因素。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种质子磁力仪控制系统，旨在解决现有的质子磁力仪控制系统由于处理单元的限制，运算速度和功能有限，其芯片体积偏大，不利于仪器的小型化设计的问题。提供一种质子磁力仪控制系统，包括用于对接收到的旋进信号进行逻辑输入缓冲，将所述旋进信号转换为方波信号并进行逻辑缓冲输出的数字隔离单元；用于实时提供测试时间的实时时钟单元；用于接收所述方波信号，并通过捕获模块获得所述方波信号的连续两个上升沿对应的测试时间以及所述实时时钟单元的频率，进而获得旋进频率的DSP信号处理单元，所述测试时间为所述连续两个上升沿时所述实时时钟单元记录的时间值，其中所述数字隔离单元和实时时钟单元的输出端分别与所述DSP信号处理单元的第一输入端、第二输入端电性连接。进一步地，所述数字隔离单元还包括依次电性连接的用于滤除所述旋进信号的尖峰噪声的滤波模块和用于对所述方波信号进行电平转换的转换模块。进一步地，所述系统还包括:用于以文件形式保存根据旋进频率获得的磁场数据和系统数据的存储单元，所述存储单元与所述DSP信号处理单元通过SPI接口连接并对外提供USB接口。进一步地，所述系统还包括:用于将所述DSP信号处理单元输出的所述磁场数据通过RS232串口上传至上位机进行后期处理的串口单元。进一步地，所述系统还包括:用于实时显示所述磁场数据和其他功能菜单的显示单元，所述显示单元的输入端与所述DSP信号处理单元的输出端连接。进一步地，所述系统还包括：用于人机交互的输入单元，所述输入单元的输出端与所述DSP信号处理单元的第三输入端连接。进一步地，所述系统还包括：用于测量当前包括经纬度数据和海拔数据的定位单元，所述定位单元的输出端与所述DSP信号处理单元的第四输入端连接。本技术实施例，设计了包括数字隔离单元、实时时钟单元和DSP信号处理单元构成的系统，充分利用DSP信号处理单元的捕获模块的功能，实现了以DSP信号处理单元作为主控单元的控制系统，加快了运算速度，增加了质子磁力仪控制系统的可扩展性，同时，由于采用相关小型集成电路，有利于质子磁力仪控制系统的小型化设计。附图说明图1是本技术实施例提供的质子磁力仪控制系统的结构示意图；图2是本技术实施例提供的捕获模块电路结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。请一并参照图1，本技术实施例提供的质子磁力仪控制系统包括用于对接收到的旋进信号进行逻辑输入缓冲，将所述旋进信号转换为方波信号并进行逻辑缓冲输出的数字隔离单元11；用于实时提供测试时间的实时时钟单元12；用于接收所述方波信号，并通过捕获模块(图中未示出)获得所述方波信号的连续两个上升沿对应的测试时间以及所述实时时钟单元的频率，进而获得旋进频率的DSP信号处理单元13，所述测试时间为所述连续两个上升沿时所述实时时钟单元记录的时间值，其中所述数字隔离单元11和实时时钟单元12的输出端分别与所述DSP信号处理单元13的第一输入端1、第二输入端2电性连接，其中，DSP信号处理单元13具体是以DSP28335芯片为主的电路，其包括捕获模块，捕获模块可捕获外部输入引脚的电平变化，用于捕获所述方波信号的上升沿，具体原理如图2所示，当捕获引脚输入脉冲波形时能够捕获指定的电平变化,例如捕获脉冲的上升沿，当捕获到脉冲指定的电平变化时，捕获模块就记录下此时实时时钟单元12的测试时间，现在假设捕获到第1个测试时间为tk1,捕获到第2个测试时间为tk2,那么很明显这个脉冲的宽度为tk2-tk1，因此捕获模块可以用于探测脉冲或者数字信号的宽度，此时实时时钟单元12的频率为RHz，显然被测信号的旋进频率为R/(tk2-tk1)。由于捕获功能的开启与关闭是以被测信号的上升沿或者下降沿为准，所以解决了传统测频正负一的误差，再通过改进的周期测频法的后期处理可以准确的测出被测旋进信号的频率。实时时钟单元12具体是以DS1307为主控电路，DS1307通过IIC接口与DSP28335通信，DS1307芯片的一引脚连接电池，在断电时电池仍能为DS1307供电，从而保证时钟的正常运行。其中，所述数字隔离单元11还包括依次电性连接的用于滤除所述旋进信号的尖峰噪声的滤波模块(图中未示出)和用于对所述方波信号进行电平转换的转换模块(图中未示出)。具体的，数字隔离单元11主控芯片可选用TI的ISO721，ISO721数字隔离器是逻辑输入和输出缓冲器，提供高达4000V电隔离的二氧化硅(SiO2)绝缘势垒分开，该器件可防止数据总线或其他电路上的噪声电流进入以及干扰或损坏敏感电路，另外，该器件内部输入端含有滤波模块，可以对输入信号的尖峰噪声进行处理，因为来自模拟电路的旋进信号在实际测试当中必然夹杂着一些噪声从而影响DSP28335芯片后期的信号捕获。由于DSP属于低功耗芯片，IO口允许输入的电压最高为3.3V，还需要转换模块进行电平转换处理，即5V转3.3V，数字隔离单元实现了电平转换且隔离效果良好。进一步地，所述系统还包括:用于以文件形式保存根据旋进频率获得的磁场数据和系统数据的存储单元14，所述存储单元14与所述DSP信号处理单元13通过SPI接口连接并对外提供USB接口。其中存储单元14具体是以CH376S芯片为核心的电路，CH376S芯片内置文件系统，支持SD卡、U盘等存储设备。进一步地，所述系统还包括:用于将所述DSP信号处理单元输出的所述磁场数据通过RS232串口上传至上位机进行后期处理的串口单元15。所述串口单元15可选用RS232三线方式(发送线、接收线、地线)。进一步地，所述系统还包括:用于实时显示所述磁场数据和其他功能菜单的显示单元16，所述显示单元16的输入端与所述DSP信号处理单元13的输出端连接。进一步地，所述系统还包括：用于人机交互的输入单元17，所述输入单元17的输出端与所述DSP信号处理单元13的第三输入端3连接。进一步地，所述系统还包括：用于测量当前包括经纬度数据和海拔数据的定位单元18，所述定位单元18的输出端与所述DSP信号处理单元13的第四输入端4连接。本实施例，设计了包括数字隔离单元、实时时钟单元和DSP信号处理单元构成的系统，DSP信号处理单元具体可使用DSP28335来实现，充分利用DSP信号处理单元的捕获模块的功能，实现了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种质子磁力仪控制系统，其特征在于，包括：用于对接收到的旋进信号进行逻辑输入缓冲，将所述旋进信号转换为方波信号并进行逻辑缓冲输出的数字隔离单元；用于实时提供测试时间的实时时钟单元；用于接收所述方波信号，并通过捕获模块获得所述方波信号的连续两个上升沿对应的测试时间以及所述实时时钟单元的频率，进而获得旋进频率的DSP信号处理单元，所述测试时间为所述连续两个上升沿时所述实时时钟单元记录的时间值，其中所述数字隔离单元和实时时钟单元的输出端分别与所述DSP信号处理单元的第一输入端、第二输入端电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种质子磁力仪控制系统，其特征在于，包括：用于对接收到的旋进信号进行逻辑输入缓冲，将所述旋进信号转换为方波信号并进行逻辑缓冲输出的数字隔离单元；用于实时提供测试时间的实时时钟单元；用于接收所述方波信号，并通过捕获模块获得所述方波信号的连续两个上升沿对应的测试时间以及所述实时时钟单元的频率，进而获得旋进频率的DSP信号处理单元，所述测试时间为所述连续两个上升沿时所述实时时钟单元记录的时间值，其中所述数字隔离单元和实时时钟单元的输出端分别与所述DSP信号处理单元的第一输入端、第二输入端电性连接。
2.根据权利要求1所述的质子磁力仪控制系统，其特征在于，所述数字隔离单元还包括依次电性连接的用于滤除所述旋进信号的尖峰噪声的滤波模块和用于对所述方波信号进行电平转换的转换模块。
3.根据权利要求1或2所述的质子磁力仪控制系统，其特征在于，所述系统还包括:用于以文件形式保存根据旋进频率获得的磁场数据和系统数据的...

【专利技术属性】
技术研发人员：季伟，乔东海，杜爱民，曹馨，汤亮，支萌辉，赵琳，孙树全，李琼，唐衡，冯晓，
申请(专利权)人：苏州大学，中国科学院地质与地球物理研究所，北京奥地探测仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32