电子雷管动态调制读回传电流ADC采样频率的方法技术

本发明专利技术公开了电子雷管动态调制读回传电流ADC采样频率的方法。对于低回传电流，噪声干扰影响通信解析。本发明专利技术根据起爆器的噪声频率和最大采样率设定ADC初始化阶段采样频率f0；开始通信前读取N个ADC采样值，计算快速傅里叶变换，搜索序列中模的最大值在序列中的位置序号m，设定起爆器ADC通信化阶段采样频率f1＝(m/N)

【技术实现步骤摘要】
电子雷管动态调制读回传电流ADC采样频率的方法


[0001]本专利技术属于电子雷管
，具体涉及一种电子雷管动态调制读回传电流ADC采样频率的方法。

技术介绍

[0002]电子雷管与非电雷管相比有更精准的起爆延期时间控制、起爆能量控制、安全控制等功能，得到广泛应用。电子雷管的安全起爆是电子雷管使用的重要条件。由于电子雷管、起爆器在恶劣的厂矿使用环境下可能受到复杂电磁干扰或电子器件老化等异常工作条件，存在部分电子雷管通信异常，影响起爆的情况。
[0003]起爆工程操作过程中，起爆器通过总线电压变化向电子雷管发送命令，电子雷管读取命令后以10KHz左右的频率向起爆器回传信息。回传信息调制在回传电流的幅度上。起爆器内利用模拟数字转换器ADC，使用固定采样率，将回传电流的幅度数字化，然后将数字量送入解析程序解析出调制在回传电流的幅度变化上的回传信息，用于起爆器正确地起爆控制。起爆器的电路板有DCDC、H桥、单片机等器件，通常会有因为电路引起的干扰信号。当回传电流幅度较大时，起爆器本身的干扰信号不会影响回传信号的解析。电子电管为了降低起爆干扰，向高可靠性、低功耗发展。回传电流由20多mA下降到1mA以下。回传电流降低后，起爆系统引入的噪声电流成为与通信电流可比较的量级，噪声干扰成为一个影响通信解析的问题。如果通过模拟滤波器在ADC(模拟数字转换器)前滤除干扰信号，则会增加硬件成本。如果将ADC的采样率提高到很高频，则干扰信号的低次谐波不会混叠，可以通过数字滤波去除。但是起爆器内通常为算力有限的单片机，无法在低功耗条件下实现高采样率与大算力的数字滤波。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是针对电子雷管在极低回传电流的情况下，提供一种电子雷管动态调制读回传电流ADC采样频率的方法，可以消除起爆系统引入的固定频率干扰对通信的影响。
[0005]本专利技术的流程如下：
[0006]步骤(1)测量同一型号的多个起爆器的噪声频率，选择其中的最大噪声频率f
max
；
[0007]步骤(2)设定起爆器的模拟数字转换器ADC初始化阶段采样频率f0，2
×
f
max
＜f0＜起爆器的最大采样率；
[0008]步骤(3)在开始通信前读取N个ADC采样值，N＝2
n
，n为9、10、11或12；
[0009]步骤(4)计算N个ADC采样值的快速傅里叶变换FFT，得到包括N个复数值的FFT序列，计算每个复数值的模M，得到模序列，模序列中各值的序号为1,2,
·
,N；
[0010]步骤(5)搜索模序列中最大值在序列中的位置序号m；
[0011]步骤(6)设定起爆器的模拟数字转换器ADC通信化阶段采样频率f1＝(m/N)
×
f0×
K，K为满足f1小于起爆器的最大采样率的最大自然数。
[0012]步骤(7)起爆器与雷管本体通信时长如果达到设定值，重复操作步骤(3)～(6)；
[0013]步骤(8)起爆器与雷管本体通信时，起爆器以当前确定的采样频率f1进行模拟数字转换，起爆器连续读取当前确定的K个模拟数字转换器ADC的采样值，将其平均值作为电子雷管回传信号序列送入解析程序，根据电子雷管通信协议进行解析。
[0014]本专利技术方法在不增加起爆器的成本的前提下，通过动态调制读回传电流ADC的采样频率，令干扰频率的镜像混叠频率都远离回传信号的频率范围，后级处理只需要使用低算力的平均操作即可将干扰去除，降低了单片机的功耗与算力，延长了起爆器的工作时间。本专利技术动态跟踪的方法还可以适应干扰频率的飘移。
具体实施方式
[0015]以下结合实施例对本专利技术做进一步描述。
[0016]以电子雷管的回传通信速率为10KHz，起爆器的最大采样率为500KHz，在96.5KHz上存在一个干扰频率为例。当使用200KHz读回传电流ADC的采样频率进行过采样时，96.5KHz的干扰频率会由于ADC采样镜像混叠在3.5KHz,7KHz,10.5KHz等。这此混叠频率的干扰在信号的带宽内，无法通过滤波去除。对于回传电流小于1mA的电子雷管，在小电流回传时，由于通信的能量低，干扰的能量高，导致通信误码高。如果通过模拟滤波器在ADC前滤除干扰信号，会要求增加硬件。如果通过将ADC的采样率提高到10MHz，则干扰频率的低次谐波都不会混叠，可以通过数字滤波去除。但是起爆器内通常为算力有限的单片机，无法在低功耗条件下实现高采样率与大算力的数字滤波。
[0017]电子雷管动态调制读回传电流ADC采样频率的方法，具体如下：
[0018]步骤(1)测量同一型号的多个起爆器的噪声频率，选择其中的最大噪声频率f
max
。
[0019]选择100个起爆器，测量出100个噪声频率，在这100个噪声频率中选择最大值作为f
max
。经测量f
max
＝98KHz。
[0020]步骤(2)设定起爆器的模拟数字转换器ADC初始化阶段采样频率f0，设定的f0大于2倍的f
max
，且小于起爆器的最大采样率500KHz，本实施例中f0＝200KHz。
[0021]步骤(3)在开始通信前读取N个ADC采样值，N＝2
n
，n为9、10、11或12。当设定起爆器读回传电流ADC的采样频率f0为200KHz时，本实施例在开始通信前，电子雷管没有发出回传电流。读取N＝512个回传电流的ADC采样值。
[0022]步骤(4)计算512个ADC采样值的快速傅里叶变换FFT，得到包括512个复数值的FFT序列，计算每个复数值的模M，得到模序列，模序列中各值的序号为1,2,
·
,512；
[0023]步骤(5)搜索模序列中最大值在序列中的位置序号m；
[0024]初始化m＝1，初始化模最大值为0。序号从1向256遍历，当第i个序号的模M值大于模最大值时，令模最大值等于第i个序号的模M值，令m等于i。
[0025]步骤(6)设定起爆器的模拟数字转换器ADC通信化阶段采样频率f1＝(m/N)
×
f0×
K，K为满足f1小于起爆器的最大采样率的最大自然数。
[0026]在FFT序列中找到最大值在FFT序列所在序号m。由于干扰频率是96.5KHz在FFT的序号[(96.5/100)
×
256]＝247。步骤(5)搜索出来的m＝247。因为(247/512)
×
200K
×
5＝482.4K，小于起爆器的最大采样率＝500K，选择K＝5进行过采样。
[0027]步骤(7)起爆器与雷管本体通信时长如果达到设定值，重复操作步骤(3)～(6)；
[0028]步骤(8)起爆器与雷管本体通信时，起爆器以当前确定的采样频率f1进行模拟数字转换，起爆器连续读取当前确定的K个模拟数字转换器AD本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电子雷管动态调制读回传电流ADC采样频率的方法，适用于回传电流小于1mA的电子雷管，其特征在于：步骤(1)测量同一型号的多个起爆器的噪声频率，选择其中的最大噪声频率f
max
；步骤(2)设定起爆器的模拟数字转换器ADC初始化阶段采样频率f0，2
×
f
max
＜f0＜起爆器的最大采样率；步骤(3)在开始通信前读取N个ADC采样值，N＝2
n
，n为9、10、11或12；步骤(4)计算N个ADC采样值的快速傅里叶变换FFT，得到包括N个复数值的FFT序列，计算每个复数值的模M，得到模序列，模序...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁骏，叶丰，章南，吴佳斌，张小飞，
申请(专利权)人：杭州国芯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：