矿用瞬变电磁仪及瞬变电磁信号处理方法技术

本发明专利技术公开了一种矿用瞬变电磁仪及瞬变电磁信号处理方法，所述方法包括：a.实时发射模块间隔周期发射两种类型的电磁波，一种为实采电磁波，另一种为空采电磁波；b.实时采集模块实时接收间隔周期发射的两种电磁波信号，并送入复杂可编程逻辑器件；c.复杂可编程逻辑器件通过内部控制总线送入微处理器中处理，微处理器对接收到的两种电磁波信号进行差运算，得出运算结果。本发明专利技术的32位高端嵌入式微处理器与复杂可编程逻辑器件通过总线通信，在发射电磁波时，间隔周期发射实采和空采两种类型的电磁波，并实时采集这两种类型的电磁波送入微处理器进行差运算，在高速采集与高速运算处理的情况下，无缝得到滤除干扰后的采集数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及矿用地质探测仪器领域，尤其涉及一种。
技术介绍
瞬变电磁法也称时间域电磁法(Time domain electromagneticmethods),简称TEM，它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈观测二次涡流场的方法。其基本工作方法是于地面或空中设置通以一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次电磁场，并在地下导电岩矿体中产生感应电流断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减。衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小；而晚期成分则相当于频率域中的 低频成分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。中国技术专利申请号为“200920181682. 5”，名称为“新型矿用瞬变电磁仪”的专利申请文件中公开了一种新型矿用瞬变电磁仪，包括不共地的两组直流电源、MCU、内存、USB接口、液晶显示电路、光耦、发射电路、接收电路、发射线圈和接收线圈，所述接收电路、内存、液晶显示电路、光耦、USB接口分别与MCU相连接，其中一组直流电源为MCU供电，另一组电源为发射电路供电，光耦用于隔离发射电路和接收电路，发射电路和接收电路分别与发射线圈与接收线圈相连接，所述发射电路采用低电压限流电路，其发射电压限制在9. 6V以内，发射电流控制在I. 5A以内。但是，该方案直接采用MCU进行发射和接受信号的控制与处理，采集速率不高，且对采集的随机干扰信号的没有进行有效处理，在干扰严重时，偏于正常值。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种利用与微处理器(MCU)总线通信的复杂可编程逻辑器件(CPLD)进行实时信号发射与采集，提高采集速率的矿用瞬变电磁仪，及采用实采信号与空采信号相减而滤除杂波干扰的瞬变电磁信号处理方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种矿用瞬变电磁仪，包括微处理器、内部控制总线、复杂可编程逻辑器件、实时发射模块、实时采集模块和显示模块，所述微处理器通过内部控制总线与复杂可编程逻辑器件电连接，所述实时发射模块、实时采集模块分别与复杂可编程逻辑器件电连接，所述显示模块与微处理器连接；所述实时发射模块包括发射控制单元和发射线圈，发射控制单元的输入端连接复杂可编程逻辑器件，发射控制单元的输出端连接发射线圈；所述实时采集模块包括采集控制单元和采集线圈，采集控制单元的输入端连接复杂可编程逻辑器件，采集控制单元的输出端连接采集线圈；所述实时发射模块间隔周期发射两种电磁波，一种为实采电磁波，另一种为空采电磁波，所述实时采集模块实时接收间隔周期发射的两种电磁波信号并通过复杂可编程逻辑器件送入微处理器中处理，微处理器对接收到的两种电磁波信号进行差运算，得出运算结果。其中，所述发射控制单元包括左半桥导通控制芯片、右半桥导通控制芯片、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管，第一场效应管和第二场效应管构成左半桥结构，第三场效应管和第 四场效应管构成右半桥结构；左半桥导通控制芯片包括第一控制输出端、第二控制输出端、第一使能端和第一控制输入端，第一控制输入端和第一使能控制端分别连接到复杂可编程逻辑器件，第一控制输出端连接第一场效应管的栅极，第二控制输出端连接第二场效应管的栅极，第一场效应管的源极连接高电平，第二场效应管的漏极接地，第一场效应管的漏极与第二场效应管的源极连接的公共端点连接发射线圈的一端；右半桥导通控制芯片包括第三控制输出端、第四控制输出端、第二使能端和第二控制输入端，第二控制输入端和第二使能控制端分别连接到复杂可编程逻辑器件，第三控制输出端连接第三场效应管的栅极，第四控制输出端连接第四场效应管的栅极，第三场效应管的源极连接高电平，第四场效应管的漏极接地，第三场效应管的漏极与第四场效应管的源极连接的公共端点连接发射线圈的另一端。其中，所述电磁仪还包括用于人机交互的触摸屏，所述触摸屏与所述微处理器电连接。其中，所述电磁仪还包括USB通信接口，所述USB通信接口与所述微处理器电连接。其中，所述电磁仪还包括用于移动供电的可充电电池组。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是提供一种瞬变电磁信号处理方法，包括以下步骤a.实时发射模块间隔周期发射两种类型的电磁波，一种为实采电磁波，另一种为空采电磁波；b.实时采集模块实时接收间隔周期发射的两种电磁波信号，并送入复杂可编程逻辑器件；c.复杂可编程逻辑器件通过内部控制总线送入微处理器中处理，微处理器对接收到的两种电磁波信号进行差运算，得出运算结果。其中，在步骤a中，所述的实采电磁波的一个周期内的波形为方波信号，所述的空采电磁波的一个周期内的波形为静默信号。其中，在所述的步骤c之后还包括将微处理器进行差运算得到的运算结果通过USB送入现场分析软件得到地质分析图形的步骤。其中，所述的复杂可编程逻辑器件采用MAX1270高速数字响应处理芯片。其中，所述的微处理器采用高端ARM2440高速运算处理芯片。本专利技术的有益效果是区别于现有技术的矿用瞬变电磁仪采集速率不高且对采集的随机干扰信号的没有进行有效处理，在干扰严重时，偏于正常值的缺陷，本专利技术的微处理器(MCU)与复杂可编程逻辑器件(CPLD)通过总线通信，在发射电磁波时，间隔周期发射实采和空采两种类型的电磁波，并实时采集这两种类型的电磁波送入微处理器进行差运算，在高速采集与高速运算处理的情况下，无缝得到滤除干扰后的采集数据。附图说明图I是本专利技术矿用瞬变电磁仪实施例的结构方框图；图2是本专利技术矿用瞬变电磁仪实施例的实时发射模块电路图；图3是本专利技术矿用瞬变电磁仪实施例的实时采集时间示意图；图4是本专利技术瞬变电磁信号处理方法步骤流程图；图5是本专利技术瞬变电磁信号处理方法发射波形采集时序图。具体实施例方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。 请参阅图1，本专利技术实施例的矿用瞬变电磁仪，包括微处理器10、内部控制总线11、复杂可编程逻辑器件12、实时发射模块13、实时采集模块14和显示模块15，所述微处理器10通过内部控制总线11与复杂可编程逻辑器件12电连接，所述实时发射模块13、实时采集模块14分别与复杂可编程逻辑器件12电连接，所述显示模块15与微处理器10连接；所述实时发射模块13包括发射控制单元和发射线圈，发射控制单元的输入端连接复杂可编程逻辑器件12，发射控制单元的输出端连接发射线圈；所述实时采集模块14包括采集控制单元和采集线圈，采集控制单元的输入端连接复杂可编程逻辑器件12，采集控制单元的输出端连接采集线圈；所述实时发射模块间隔周期发射两种电磁波，一种为实采电磁波，另一种为空采电磁波，所述实时采集模块14实时接收间隔周期发射的两种电磁波信号并通过复杂可编程逻辑器12件送入微处理器10中处理，微处理器10对接收到的两种电磁波信号进行差运算，得出运算结果。实采电磁波为方波信号，空采电磁波为静默信号，实时采集模块采集得到的实采电磁波信号其实是包括有可用信号和环境干扰噪音信号的复合信号，而实时采集模块采集得到的空采电磁波信号其实仅仅包括环境干扰噪音信号，那么利用微处理器对接收到的两种电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种矿用瞬变电磁仪，其特征在于包括微处理器、内部控制总线、复杂可编程逻辑器件、实时发射模块、实时采集模块和显示模块，所述微处理器通过内部控制总线与复杂可编程逻辑器件电连接，所述实时发射模块、实时采集模块分别与复杂可编程逻辑器件电连接，所述显示模块与微处理器连接； 所述实时发射模块包括发射控制単元和发射线圈，发射控制单元的输入端连接复杂可编程逻辑器件，发射控制単元的输出端连接发射线圈； 所述实时采集模块包括采集控制単元和采集线圈，采集控制单元的输入端连接复杂可编程逻辑器件，采集控制単元的输出端连接采集线圈； 所述实时发射模块间隔周期发射两种电磁波，一种为实采电磁波，另ー种为空采电磁波，所述实时采集模块实时接收间隔周期发射的两种电磁波信号并通过复杂可编程逻辑器件送入微处理器中处理，微处理器对接收到的两种电磁波信号进行差运算，得出运算結果。2.根据权利要求I所述的矿用瞬变电磁仪，其特征在于所述发射控制单元包括左半桥导通控制芯片、右半桥导通控制芯片、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管，第一场效应管和第二场效应管构成左半桥结构，第三场效应管和第四场效应管构成右半桥结构； 左半桥导通控制芯片包括第一控制输出端、第二控制输出端、第一使能端和第一控制输入端，第一控制输入端和第一使能控制端分别连接到复杂可编程逻辑器件，第一控制输出端连接第一场效应管的栅极，第二控制输出端连接第二场效应管的栅极，第一场效应管的源极连接高电平，第二场效应管的漏极接地，第一场效应管的漏极与第二场效应管的源极连接的公共端点连接发射线圈的一端； 右半桥导通控制芯片包括第三控制输出端、第四控制输出端、第二使能端和第二控制输入端，第二控制输入端和第二使能控制端分别连接到复杂可编程逻辑器件，第三控制输出端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱平生，
申请(专利权)人：福州勘达源电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：