本发明专利技术属于地球物理勘探技术领域，涉及一种三维电阻率成像系统的数据采集子站装置，它以嵌入式微处理器为核心，配备有２５６Ｋ以上ＳＲＡＭ内存，连接ＣＡＮ隔离变压器、ＭＡＸ４８５芯片，具备ＣＡＮ总线通信和ＲＳ４８５总线通信功能，并与Ａ／Ｄ转换芯片连接，电压参考芯片为Ａ／Ｄ转换芯片提供参考电压，运算放大器构成主放大电路，电子开关用于扩展Ａ／Ｄ转换芯片的输入通道，并用运算放大器构成电压跟随器电路与测量采样极相连。电源变换电路把１２Ｖ直流电压变成５Ｖ直流电压，给电极智能切换装置供电。在ＣＡＮ总线电缆中设计了一根测量公共极芯线把测量公共极引到每个数据采集子站装置中，并在ＣＡＮ总线电缆中设计了一根公共电压参考芯线，为所有的数据采集子站装置上的提供完全一致的参考电压。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地球物理勘探
，是应甩于资源与环境勘探
中的直流 电法勘探技术，涉及 一 种三维电阻率成像系统的数据采集子站装置。
技术介绍
早在19世纪初就开始用电法找矿以来，直流电法勘探技术发展了近200年。 自20世纪80年代高密度电法技术发展以来，电法勘探技术得到迅速发展和广泛应用。 直流电法勘探技术主要以高密度电法为主。近十几年来，随着计算机技术、网络技术、电子器件的飞速发展，电法找矿已由 高密度电法找矿逐步发展到三维电阻率成像找矿。三维电阻率成像系统一方面需要研 究合理的数学模型、数据处理方法、成像算法等(即软件部分)，另一方面需要设计具 备数据采集、数据存储、数据预处理、数据传输等功能的系统(即硬件部分)。故首先 要设计三维电阻率成像系统的硬件系统。数据采集子站装置作为硬件系统的一个关键组成装置，它要完成这几个主要任务 (1)通过连接到CMf总线电缆5上，与笔记本电脑1进行数据通信，接收笔记本电脑l 发来的命令并解释、执行命令操作，还要把采集的数据上传给笔记本电脑1。 (2)通过 连接到RS485总线电缆7上，与电极切换装置8进行数据通信，向它发送控制命令数 据，控制它的切换。(3)数据采集。为了对原始数据进行预处理和获得较好测量结果(特 别是在科研应用中)，需要具有较快的数据采集速度和测量精度。同时，还要能够进行 串行数据采集和并行数据采集，以满足科研应用和工程应用要求。(4)数据预处理。采 用恰当的算法(软件)对原始数据进行预处理(数字滤波)，每个测量通道就不需要采 用复杂的信号调理电路(硬件)，这样可以避免各个数据采集子站装置以及各个通道的 元器件参数的不一致性带来对测量精度影响，同时使得电路简单，提高系统的可靠性。 为此，需要设计三维电阻率成像系统专用的数据采集子站装置6，它要满足以下几个 性能要求①具备符合标准的CAN总线接口和RS485总线标准的接口。②数据采集的 速度要达到100KSPS，精度要达到20Bits，能够对双极性电压信号进行测量，具备8 个以上输入通道。还要具备串行数据采集和并行数据采集功能。③要配置60腿z以上 的32位嵌入式处理器，256KB的程序存储器，256KB的数据存储器，这样才能满足数 据预处理的需要。④能够把测量公共极接入到所有的数据采集子站装置上，并且同一 的参考电位使得各个数据采集子站装置之间的测量精度具有一致性
技术实现思路
本专利技术就是要解决三维电阻率成像系统的硬件系统对数据采集子站装置的要求。本专利技术所采用的技术方案它以微处理器(Ul)为核心，配备有256K以上SRAM 内存(U3)，微处理器(III)通过CAN隔离变压器(U4)与X组总线.电缆接头(P2)的 5、 6脚相连，微处理器(Ul)通过RS485接口芯片(U5)与Y组总线电缆接头(Pl) 的5、 6脚相连，微处理器(Ul)与A/D转换芯片(U6)连接，电压参考芯片(U8)为 A/D转换芯片(U6)提供参考电压，主放大电路(U7)与A/D转换芯片(U6)跨接；Y 组总线电缆接头(Pl)的4脚接到A/D转换芯片(U6)的一个输入通道上，2脚接到 A/D转换芯片(U6)的输入公共通道上，3脚通过由运算放大器组成的电压跟随器(U9) 接到A/D转换芯片(U6)的另一个输入通道上；并行测量电缆接头(P3)中每一个引 脚都通过一个由运算放大器组成的电压跟随器(U11)接到电子开关(U10)上，电子 开关(U10)再接到A/D转换芯片(U6)的其它输入通道上；电源变换电路(U2)把从 X组总线电缆接头(P2)的3、 4脚输入的12V直流电压变成5V直流电压，输出到Y 组总线电缆接头(Pl)的7、 8脚上。器件优选为所述的微处理器为嵌入式微处理器LPC2294，配备有256KSRAM内存 IS61LV25616， CAN隔离变压器为CTM8251， RS485接口芯片为MAX485, X组总线电缆 为CAN总线电缆，Y组总线电缆为RS485总线电缆，A/D转换芯片为ADS1258，电压 参考芯片为REF5025，主放大电路为运算放大器0P07，电压跟随器由运算放大器0P07 组成，电子开关为电子开关CD4501。数据采集子站装置以嵌入式微处理器LPC2294为核心，配备有256K SRAM内存 IS61LV25616作为数据存储空间，LPC2294通过CAN隔离变压器CTM8251、 CAN总线电 缆接头，实现CAN总线通信功能，LPC2294通过MAX485芯片、RS485总线电缆接头， 实现RS485总线通信功能，LPC2294与A/D转换芯片ADS1258、电压参考芯片REF5025、 主放大器0P07构成电压测量电路；RS485总线电缆接头上输入的测量公共极(M)的 电压经过电压跟随器，接到ADS1258的1个输入通道上，进行数据采集/测量；或者并 行测量电缆接头中每个引脚经过各自的电压跟随器，接到电子开关CM501上，再由电 子开关CD4501选择1路电压接到ADS1258的另输入通道上，进行数据采集/测量。由于采用了数字滤波算法(软件)对原始数据进行预处理，每个测量输入通道不 需要复杂的信号调理电路(硬件)，因此能降低系统的成本，提高性价比，更重要的是 避免各个输入通道的元器件参数的不一致性带来对测量精度影响，简化了电路，提高 系统的可靠性。附图说明图l、本专利技术实施例l数据采集子站装置的结构图。图2、本专利技术实施例1测量公共极和公共电压参考同时接入到多个数据采集子站装 置的原理图。图3、本专利技术实施例l数据采集子站装置在科研应用中的应用方案图。 图4、本专利技术实施例1数据采集子站装置在工程应用中的应用方案图。图中笔记本电脑l， USB-CAN接口转换卡2，蓄电池组3，直流升压电源装置4， CAN总线电缆5，数据采集子站装置6， RS485总线电缆7，电极切换装置8，极化电极 9，非极化电极IO，并行测量电缆ll。具体实施例方式实施例1:它以嵌入式微处理器LPC2294 (Ul)为核心，配备有256K SRAM内存 IS61LV25616 (U3)，其特征是LPC2294 (Ul)通过CAN隔离变压器CTM8251 (U4)与 CAN总线电缆接头(P2)的5、 6脚相连，LPC2294 (Ul)通过MAX485芯片(U5)与RS485 总线电缆接头(Pl)的5、 6脚相连，LPC2294 (Ul)与A/D转换芯片ADS1258 (U6) 连接，电压参考芯片REF5025 (U8)为ADS1258 (U6)提供参考电压，主放大电路为运 算放大器0P07 (U7)，它与ADS1258 (U6)跨接；RS485总线电缆接头(Pl)的4脚接 到ADS1258 (U6)的一个输入通道上，2脚接到ADS1258 (U6)的输入公共通道上，3 脚通过由运算放大器0P07组成的电压跟随器(U9)接到ADS1258 (U6)的另一个输入 通道上；并行测量电缆接头(P3)中每一个引脚都通过一个由运算放大器0P07组成的 电压跟随器(U11)接到电子开关CD4501 (U10)上，电子开关CD4501 (U10)再接到 ADS1258 (U6)的其它输入通道上；电源变换电路(U2)把从CAN总线电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于三维电阻率成像系统中的数据采集子站装置，它以微处理器（Ｕ１）为核心，配备有２５６Ｋ以上ＳＲＡＭ内存（Ｕ３），其特征是：微处理器（Ｕ１）通过ＣＡＮ隔离变压器（Ｕ４）与Ｘ组总线电缆接头（Ｐ２）的５、６脚相连，微处理器（Ｕ１）通过ＲＳ４８５接口芯片（Ｕ５）与Ｙ组总线电缆接头（Ｐ１）的５、６脚相连，微处理器（Ｕ１）与Ａ／Ｄ转换芯片（Ｕ６）连接，电压参考芯片（Ｕ８）为Ａ／Ｄ转换芯片（Ｕ６）提供参考电压，主放大电路（Ｕ７）与Ａ／Ｄ转换芯片（Ｕ６）跨接；Ｙ组总线电缆接头（Ｐ１）的４脚接到Ａ／Ｄ转换芯片（Ｕ６）的一个输入通道上，２脚接到Ａ／Ｄ转换芯片（Ｕ６）的输入公共通道上，３脚通过由运算放大器组成的电压跟随器（Ｕ９）接到Ａ／Ｄ转换芯片（Ｕ６）的另一个输入通道上；并行测量电缆接头（Ｐ３）中每一个引脚都通过一个由运算放大器组成的电压跟随器（Ｕ１１）接到电子开关（Ｕ１０）上，电子开关（Ｕ１０）再接到Ａ／Ｄ转换芯片（Ｕ６）的其它输入通道上；电源变换电路（Ｕ２）把从Ｘ组总线电缆接头（Ｐ２）的３、４脚输入的１２Ｖ直流电压变成５Ｖ直流电压，输出到Ｙ组总线电缆接头（Ｐ１）的７、８脚上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆成，曾正军，肖慧，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。