自适应阻抗匹配装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自适应阻抗匹配装置。该自适应阻抗匹配装置，包括：单片机的主控模块；GPS授时模块；显示模块；温度传感器；霍尔电流传感器，其与所述单片机的主控模块通信进行电流采集；霍尔电压传感器，其与所述单片机的主控模块通信进行电压采集；WIFI模块，其与单片机的主控模块相连，负责接收发射机发送的频率信息；电流频率采集单元，其与所述单片机的主控模块的定时器外部脉冲计数通道连接进行频率采集；SD卡存储模块；电机驱动模块；继电器模块，其和所述电机驱动模块均与所述单片机的主控模块连接；交流接触器模块，其与继电器模块相连。该自适应阻抗匹配装置能够彻底解决了高频大电流发射问题，有效抑制环境干扰。

Adaptive impedance matching device

【技术实现步骤摘要】
自适应阻抗匹配装置
本专利技术是关于深部矿产资源和地质构造探测领域，特别是关于一种自适应阻抗匹配装置。
技术介绍
可控源音频大地电磁法(CSAMT)被广泛应用于深部矿产资源和地质构造的探测，在国民经济建设和地球科学研究中发挥着重要作用。然而，现有发射机在长电偶源极距的情况下，发射回路无法供出高频大电流，导致高频人工源信号还未传播至有效探测区域就已经衰减殆尽，且不能有效抑制环境干扰，降低了远收发距实测数据的信噪比，不能为CSAMT方法增强地下电性特征的分辨能力提供有力的技术支撑。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单合理的自适应阻抗匹配装置，该自适应阻抗匹配装置彻底解决高频大电流发射问题，有效抑制环境干扰，提高了远收发距实测数据的信噪比，为CSAMT方法增强地下电性特征的分辨能力提供有力的技术支撑。为实现上述目的，本专利技术提供了一种自适应阻抗匹配装置，包括：单片机的主控模块，其为自适应阻抗匹配装置的核心控制模块；GPS授时模块，其与所述单片机的主控模块相连进行实时对钟；显示模块，其为墨水显示屏，与所述单片机的主控模块相连；温度传感器，其为两个，分别布设在自适应阻抗匹配装置的机箱内侧及其发射回路中大功率可变电感的线圈侧面，并分别与所述单片机的主控模块通信进行温度采集；霍尔电流传感器，其穿设在大功率电磁发射机的发射线缆上，并通过电流峰值模拟信号调理模块与所述单片机的主控模块通信进行电流采集；霍尔电压传感器，其与大功率电磁发射机发射回路的大功率可变电感的两端连接，并通过电压峰值模拟信号调理模块与所述单片机的主控模块通信进行电压采集；WIFI模块，其与单片机的主控模块连接，负责将大功率电磁发射机发送的发射频率传输等信息传输到单片机的主控模块；电流频率采集单元，其输入端与所述霍尔电流传感器模块连接，输出端与所述单片机的主控模块的定时器外部脉冲计数通道连接进行频率采集；SD卡存储模块，其与所述单片机的主控模块连接，用于存储所述单片机的主控模块转换完的温度、频率、电压和电流波形数据以及与之相对应的高精度时间信息；电机驱动模块，其与所述单片机的主控模块连接；步进电机，其与所述电机驱动模块连接；继电器模块，其与所述的单片机的主控模块通过I/O口连接；交流接触器，其控制端与所述的继电器模块连接，通过继电器分别控制多个交流接触器实现回路中电感、电容的串并联；所述单片机的主控模块根据所述SD卡存储模块中的温度、频率、电压和电流波形数据以及与之相对应的高精度时间信息控制电机驱动模块驱动步进电机来调节大功率可变电感的电感值以及控制继电器模块驱动交流接触器选择相应的电容值与大功率电磁发射机发射回路形成串并联，利用谐振原理使发射回路趋于纯阻性，进而实现发射回路电流最大化。在一优选的实施方式中，自适应阻抗匹配装置还包括：电源转换模块。在一优选的实施方式中，电机驱动模块连接所述单片机的主控模块的PWM输出引脚，通过其输出的脉冲和方向选择来控制电机的运动。在一优选的实施方式中，继电器模块与所述单片机的主控模块的I/O口连接，通过I/O口的高低电平来控制继电器的选通。在一优选的实施方式中，显示模块为墨水显示屏显示模块，其与单片机的主控模块通信。在一优选的实施方式中，自适应阻抗匹配装置还包括：外部FLASH存储器模块，其通过SPI协议与所述单片机的主控模块通信。与现有技术相比，根据本专利技术的自适应阻抗匹配装置具有如下有益效果：该自适应阻抗匹配装置能够根据电感两端电压、发射回路电流以及频率来控制发射回路中的电感值和选择接入发射回路的电容值，利用谐振原理使发射回路趋于纯阻性，进而根据阻抗匹配技术实现发射回路电流最大化，能够彻底解决高频大电流发射问题，有效抑制环境干扰，提高了远收发距实测数据的信噪比，为CSAMT方法增强地下电性特征的分辨能力提供有力的技术支撑。附图说明图1是根据本专利技术一实施方式的自适应阻抗匹配装置的结构框图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。如图1所示，根据本专利技术优选实施例的自适应阻抗匹配装置利用已有的大功率电磁发射机与大地负载搭建测试环境，进行基础性实验，验证各个频率下产生谐振的电感、电容的串并联情况。自适应阻抗匹配装置的具体结构包括：单片机的主控模块、GPS授时模块、墨水显示屏显示模块、温度传感器、霍尔电流传感器、霍尔电压传感器、电压峰值模拟信号调理模块、电流峰值模拟信号调理模块、WIFI模块、电流频率采集单元、SD(SecureDigitalMemoryCard)卡存储模块、外部FLASH存储器模块、电源转换模块、电机驱动模块和继电器模块。具体来讲，单片机的主控模块为主控单片STM32F103，其模块采用了精简系统板方案，即以单片机模块为核心的精简电路板，包括8MHz晶振主时钟模块、+5V转3.3V电源模块、手动复位电路、3V电压基准电路、SP3485电路，以及排针接口。自适应阻抗匹配装置是基于主控单片机STM32F103模块实现的，利用了单片机的高速通用输入输出口GPIO、定时器3的外部中断引脚、定时器4的PWM模式、外部中断EINT0～EINT2、串行口USART1、USART2和USART3、USART4、12位片内A/D转换器、SPI、SDIO等功能。GPS授时模块与单片机的主控模块的主控模块通过串行口USART2通信，利用PPS脉冲前沿对应的国际标准时间和日期，传送给单片机的主控模块的主控模块进行对钟。即用GPS授时模块输出的同步基准信号，即周期为1s的脉冲信号PPS，对系统时钟进行校准，并使系统时钟的分频信号上升沿与PPS上升沿严格对齐。墨水显示屏显示模块与单片机的主控模块的串口3相连，用于人机交互操作。温度传感器为两个，分别布设在大功率电磁发射机散热片及其发射回路中大功率可变电感的线圈侧面，并分别与单片机的主控模块的A/D采集通道1和通道2通信，将待测空间的温度物理量转换成电压信号传输给模拟信号调理电路，该电路将整流分压后的电压信号分别送至单片机的主控模块的主控模块的A/D采集通道1和通道2，从而在单片机的主控模块的内部转为数字量，然后存储在数据缓冲区中。霍尔电流传感器穿设在大功率电磁发射机的供电线缆上，并通过模拟信号调理模块与单片机的主控模块的A/D采集通道3通信，将穿过测量线上的电流信号线性地转为电压信号，输出的电压信号经过模拟信号调理模块进行叠加偏置、整流和分压处理，然后输送到单片机的主控模块的A/D采集通道3中并存储于数据缓冲区中。霍尔电压传感器与大功率电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应阻抗匹配装置，其特征在于，包括：/n单片机的主控模块，其为自适应阻抗匹配装置的核心控制模块；/nGPS授时模块，其与所述单片机的主控模块相连进行实时对钟；/n显示模块，其为墨水显示屏，与所述单片机的主控模块相连；/n温度传感器，其为两个，分别布设在自适应阻抗匹配装置的机箱内侧及其发射回路中大功率可变电感的线圈侧面，并分别与所述单片机的主控模块通信进行温度采集；/n霍尔电流传感器，其穿设在大功率电磁发射机的发射线缆上，并通过电流峰值模拟信号调理模块与所述单片机的主控模块通信进行电流采集；/n霍尔电压传感器，其与大功率电磁发射机发射回路的大功率可变电感的两端连接，并通过电压峰值模拟信号调理模块与所述单片机的主控模块通信进行电压采集；/nWIFI模块，其与单片机的主控模块连接，负责将大功率电磁发射机发送的发射频率传输等信息传输到单片机的主控模块；/n电流频率采集单元，其输入端与所述霍尔电流传感器模块连接，输出端与所述单片机的主控模块的定时器外部脉冲计数通道连接进行频率采集；/nSD卡存储模块，其与所述单片机的主控模块连接，用于存储所述单片机的主控模块转换完的温度、频率、电压和电流波形数据以及与之相对应的高精度时间信息；/n电机驱动模块，其与所述单片机的主控模块连接；/n步进电机，其与所述电机驱动模块连接；/n继电器模块，其与所述的单片机的主控模块通过I/O口连接；/n交流接触器，其控制端与所述的继电器模块连接，通过继电器分别控制多个交流接触器实现回路中电感、电容的串并联；/n所述单片机的主控模块根据所述SD卡存储模块中的温度、频率、电压和电流波形数据以及与之相对应的高精度时间信息控制电机驱动模块驱动步进电机来调节大功率可变电感的电感值以及控制继电器模块驱动交流接触器选择相应的电容值与大功率电磁发射机发射回路形成串并联，利用谐振原理使发射回路趋于纯阻性，进而实现发射回路电流最大化。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自适应阻抗匹配装置，其特征在于，包括：
单片机的主控模块，其为自适应阻抗匹配装置的核心控制模块；
GPS授时模块，其与所述单片机的主控模块相连进行实时对钟；
显示模块，其为墨水显示屏，与所述单片机的主控模块相连；
温度传感器，其为两个，分别布设在自适应阻抗匹配装置的机箱内侧及其发射回路中大功率可变电感的线圈侧面，并分别与所述单片机的主控模块通信进行温度采集；
霍尔电流传感器，其穿设在大功率电磁发射机的发射线缆上，并通过电流峰值模拟信号调理模块与所述单片机的主控模块通信进行电流采集；
霍尔电压传感器，其与大功率电磁发射机发射回路的大功率可变电感的两端连接，并通过电压峰值模拟信号调理模块与所述单片机的主控模块通信进行电压采集；
WIFI模块，其与单片机的主控模块连接，负责将大功率电磁发射机发送的发射频率传输等信息传输到单片机的主控模块；
电流频率采集单元，其输入端与所述霍尔电流传感器模块连接，输出端与所述单片机的主控模块的定时器外部脉冲计数通道连接进行频率采集；
SD卡存储模块，其与所述单片机的主控模块连接，用于存储所述单片机的主控模块转换完的温度、频率、电压和电流波形数据以及与之相对应的高精度时间信息；
电机驱动模块，其与所述单片机的主控模块连接；
步进电机，其与所述电机驱动模块连接；
继电器模块，其与所述的单片机的主控模块通过I/O...

【专利技术属性】
技术研发人员：王猛，胡亮亮，邓明，冯令良，王雨佳，郭丽，刘伟，钟立鹏，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11