一种用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路制造技术

本发明专利技术提供了一种用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路，属于超导量子技术领域。本电路包括采样模块、控制器模块、数模转换模块和减法器模块，采样模块用于对SQUID瞬变电磁信号进行采样得到采样信号并发送给控制器模块，控制器模块用于对采样信号进行分析计算得到采样信号产生的偏置大小和方向，当产生的偏置大小和方向超出预设的阈值时，控制器模块通过数模转换模块输出反向电压给减法器模块，减法器模块对反向电压和采样信号进行叠加运算实现偏置信号的反向抵消。本发明专利技术能够有效解决信号调理电路在锁定工作状态下输出的SQUID瞬变电磁信号存在的随机偏置现象。SQUID瞬变电磁信号存在的随机偏置现象。SQUID瞬变电磁信号存在的随机偏置现象。

【技术实现步骤摘要】
一种用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路


[0001]本专利技术属于超导量子
，特别涉及一种用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路。

技术介绍

[0002]随着我国经济持续高速发展，对矿产等资源的消耗需求进一步扩大。而超导瞬变电磁技术能够解决该类复杂深部矿产资源勘探的问题，它通过发射双极性脉冲信号并通过超导量子干涉器件(SQUID)接收地下响应，对SQUID输出信号进一步分析从而快速寻找低阻矿体目标，具有高精度以及高深度优点。
[0003]由于SQUID是目前已知最灵敏的磁传感器，灵敏度可达到fT级别，是瞬变电磁最理想的信号接收端。但在实际的野外实验中SQUID容易受到环境中的天电干扰以及系统本身干扰等原因，使得信号调理电路在锁定工作状态下输出的SQUID瞬变电磁信号存在随机偏置现象，对之后的信号数据分析造成了麻烦。因此在信号调理电路与采集器之间增加直流偏置自动抵扣电路成为瞬变电磁信号处理的重要步骤。
[0004]当前针对信号调理电路在锁定工作状态下输出的SQUID瞬变电磁信号存在随机偏置的问题，主要通过对信号的数据分析实现提取出有效信号。但由于SQUID瞬变电磁信号偏置方向和大小的不确定性，导致在实际的瞬变电磁有效信号提取的局限性较大。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路，以抵消随机直流偏置产生的影响，提高信号采集的准确性。
[0006]为解决上述问题，本专利技术提供以下技术方案：一种用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路，其特征在于，包括采样模块、控制器模块、数模转换模块和减法器模块，所述采样模块用于对SQUID瞬变电磁信号进行采样得到采样信号并发送给控制器模块，所述控制器模块用于对采样信号进行分析计算得到采样信号产生的偏置大小和方向，当产生的偏置大小和方向超出预设的阈值时，控制器模块通过数模转换模块输出反向电压给减法器模块，所述减法器模块对反向电压和采样信号进行叠加运算实现偏置信号的反向抵消。
[0007]在上述的用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路中，所述数模转换模块还包括运放单元，所述运放单元用于将控制器输出的反向电压限幅在
‑
10v到+10v之间。
[0008]在上述的用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路中，所述采样模块的输入端还连接有第一电压跟随器模块。
[0009]在上述的用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路中，所述运放模块和所述减法器模块之间连接有第二电压跟随器模块。通过电压跟随器模块能够防止本专利技术对系统的其他电路造成影响。
[0010]在上述的用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路中，所述采样模块采集电压的范围：
‑
10v到+10v；采集频率为2000SPS。
[0011]在上述的用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路中，所述控制器模块的分析计算包括对采样模块采集的电压值求取平均值，当发现电压值与上次采集的电压值发生偏移，且偏移值大于阈值10mV时，输出信号控制数模转换模块输出反向电压。
[0012]在上述的用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路中，所述控制器通过SPI总线和所述采样模块、数模转换模块连接。
[0013]在上述的用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路中，还包括电源稳压电路，所述电源稳压电路用于对采样模块、控制器模块、数模转换模块和减法器模块供电。
[0014]与现有技术相比，本基于AI算法的人房拓扑关系模型构建方法具有以下优点：能够对SQUID瞬变电磁信号随机产生的直流偏置进行有效的自动抵扣，降低了环境中的天电干扰以及系统本身干扰等原因对SQUID传感器的干扰，能够有效提高SQUID传感器的检测精度。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例的用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路的原理框图。
[0016]图2是本专利技术实施例的采样模块的电路示意图。
[0017]图3是本专利技术实施例的控制器模块的电路示意图。
[0018]图4是本专利技术实施例的数模转换模块的电路示意图。
[0019]图5是本专利技术实施例的减法器模块的电路示意图。
[0020]图6是本专利技术实施例的电压跟随器模块模块的电路示意图。
[0021]图7是本专利技术实施例的控制器模块数据处理流程示意图。
[0022]图8是本专利技术的试验效果图。
具体实施方式
[0023]现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
[0024]此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
[0025]实施例一：
[0026]如图1
‑
6所示，本用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路包括采样模块、控制器模块、数模转换模块、减法器模块和电源稳压电路，电源稳压电路用于对采样模块、控制器模块、数模转换模块和减法器模块供电。采样模块用于对SQUID瞬变电磁信号进行采样得到采样信号并发送给控制器模块，控制器模块用于对采样信号进行分析计算得到采样信号产生的偏置大小和方向，当产生的偏置大小和方向超出预设的阈值时，控制器模块通
过数模转换模块输出反向电压给减法器模块，减法器模块对反向电压和采样信号进行叠加运算实现偏置信号的反向抵消。
[0027]控制器模块采用单片机MCU，过SPI总线和采样模块、数模转换模块连接。具体的，本实施例中MCU采用STM32芯片。
[0028]采样模块采用AD7606芯片，其设置采集参数为：ADC采集电压的范围：
‑
10V到+10V；ADC采集的频率：2000SPS。
[0029]数模转换模包括数模转换芯片DAC8563和运放OP27G，数模转换芯片DAC8563将单片机MCU发送的反向电压经过转换后通过运放OP27G进行放大，使得反向电压被控制在
‑
10V到+10V之间。数模转换芯片DAC8563的参数设置为：DAC增益：2，DAC内部参考电压：开启。
[0030]减法器是基于运放OP27G和滑动变阻器构成，运放OP27G的负极输入和数模转换模块的输出端连接，运放OP27G的正极输入和采样模块的输出端连接。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路，其特征在于，包括采样模块、控制器模块、数模转换模块和减法器模块，所述采样模块用于对SQUID瞬变电磁信号进行采样得到采样信号并发送给控制器模块，所述控制器模块用于对采样信号进行分析计算得到采样信号产生的偏置大小和方向，当产生的偏置大小和方向超出预设的阈值时，控制器模块通过数模转换模块输出反向电压给减法器模块，所述减法器模块对反向电压和采样信号进行叠加运算实现偏置信号的反向抵消。2.根据权利要求1所述的用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路，其特征在于，所述数模转换模块还包括运放单元，所述运放单元用于将控制器输出的反向电压限幅在
‑
10v到+10v之间。3.根据权利要求2所述的用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路，其特征在于，所述采样模块的输入端还连接有第一电压跟随器模块。4.根据权利要求2或3所述的用于低温SQUID锁定工作直流偏置自动抵扣电路，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建华，
申请(专利权)人：嘉兴微磁超导科技有限公司，
类型：发明
国别省市：