一种无线电坑道透视仪一体化信号接收装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无线电坑道透视仪一体化信号接收装置，该装置是由接收天线1、前置放大电路2、调制电路3、滤波电路4、信号采集电路5、信号处理器6、人机界面7、DDS频率合成电路8和电源9组成；模块1会接收无线电坑道透视仪发射机发送的电磁波信号，模块2会对接收信号进行前置放大，与模块8生成的频率信号经模块3调制之后，生成高频和低频信号，再经过模块4进行滤波后，可以将高频信号滤除，得到相应的低频信号。模块5和模块6分别对低频信号进行采集并处理后，经模块7显示。该装置主要特征之一是将接收天线小型化，并与接收装置安装在一起，便于携带和工程实施，大大降低了使用的复杂性和操作时间，满足了探测地质情况的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无线电坑道透视仪一体化信号接收装置，尤其适用于一种用于煤矿的物探设备一无线电坑道透视仪中。技术背景无线电波坑道透视仪，简称坑透仪。其功能是利用电磁波在介质中的传播特性，探测矿井回采工作面内的地质构造，如陷落住、断层、火成岩、煤层厚度变化、瓦斯富集区及突水构造等。可减少大量钻探工程量，节省费用，提高采煤时对事故隐患的预知性，有效避免事故发生，减少损失，增加安全系数，提高产量和效益。对于目前的坑透仪接收装置而言，一般采用分立元件实现信号的采集及处理，并且通过大线圈(如图8所示)来采集电磁波信号，导致装置的体积大、信号精度低、可靠性差、 工程实施困难等问题。本专利技术将接收天线和接收装置放在同一个壳体内部，用高性能导磁材料做成的磁棒天线代替大线圈天线，并通过信号前置放大、信号调制、滤波、信号采集和数字信号处理，提高接收信号质量，大大减小了装置的体积，便于携带和工程实施，极大降低了使用的复杂性和操作时间，满足了探测井下地质情况的需求。
技术实现思路
本专利技术提出一种无线电坑道透视仪一体化信号接收装置，该装置将接收天线和接收装置放在同一个壳体内部，用高性能导磁材料做成的磁棒天线代替大线圈天线，并通过信号前置放大、信号调制、滤波、信号采集和数字信号处理，保证接收信号达到最优状态。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是如附图I所示，无线电坑道透视仪一体化信号接收装置，该装置是由接收天线模块I、 前置放大电路模块2、调制电路模块3、滤波电路模块4、信号采集电路模块5、信号处理器模块6、人机界面模块7、DDS频率合成电路模块8和电源模块9组成。模块I用高性能导磁材料做成的磁棒天线代替大线圈天线，并将接收天线和接收装置放在同一个壳体内部，大大降低了坑透仪接收装置的尺寸，便于在野外携带和应用；模块2、模块3、模块4和模块8 为信号接收装置的前置信号处理部分，实现高频信号到低频信号的变换和滤波功能；模块 5为信号采集电路模块，将前置信号处理后的信号进行AD采样，并通过通信端口发送到信号处理模块6。模块6将信号采集模块发送来的信号经过信号处理及显示成图、反演等处理后，通过模块7进行显示。上述模块I高性能磁棒天线为该装置的主要
技术实现思路
之一，如图7所示，该天线由高性能导磁材料缠绕导线而成，导磁材料直径约10_，长度约120_。外缠导线的匝数根据接收装置的灵敏度要求可以适当增减，与图8所示的大线圈(线圈直径约为1000mm)相比， 体积大大减少。上述模块2前置放大电路可以将接收天线接收的信号进行放大；CN 102928887 A书明说2/4页上述模块3调制电路模块主要实现从天线接收输入信号和DDS频率合成电路生成信号的混频；上述模块4完成混频信号的高频滤波；上述模块5主要完成采样信号的采集，用于控制选择接收频率及控制增益，由MCU控制电路、模拟量到数字量变换电路组成。MCU控制前级的频点，选择频率，切换电路以及控制增益。可以通过控制继电器切换电容来控制调谐，并通过变换电路电感的感抗来对接收频率进行微调，控制调制放大板的接收频率。上述模块6为信号处理模块，主要由一款高性能CPU完成(如三星公司的ARMlI芯片S3C6410)，负责信号处理及显示成图、反演等功能。上述模块7是坑透仪接收装置的人机交互接口，主要对模块6产生信息进行显示。上述模块8频率合成电路采用直接数字频率合成技术，由高集成度芯片(如美国 AD公司的AD9850)完成。集成频率合成芯片在接收到高精度的时钟源和频率相位控制字后，就可产生频率和相位都可编程控制的模拟正弦波或方波输出。上述模块9为接收装置提供电源，完成蓄电池充放电管理和保护功能。供电电源为12V镍氢电池。调制放大板所需的5V直接从电源管理板接入；主控板所需的5V (另加 3. 3V，可以自己加稳压产生)和显示板所需的5V电源均由电源管理板接入。 与现有技术相比，本专利技术具有的优点如下I)部署灵活，操作简便。用高性能导磁材料做成的磁棒天线代替大线圈天线，并将接收天线和接收装置放在同一个壳体内部，通过信号前置放大、信号调制、滤波、信号采集和数字信号处理，提高接收信号质量，大大减小了装置的体积，便于携带和工程实施，操作简便、 调整速度快、可靠性高。2)抗干扰能力强。该装置可以根据地质变换选择接收频率，通过程序控制产生各种频率的调制信号，并通过高性能滤波和信号处理，在复杂强干扰的区域探测，可有效地抑制干扰，保证测量的准确性。3)频率转换时间短。调试频率信号生成采用直接数字频率合成(DDS)技术，DDS 是一个开环系统，无任何反馈环节，这种结构使得DDS的频率转换时间极短。事实上，在DDS 的频率控制字改变之后，需经过一个时钟周期之后按照新的相位增量累加，才能实现频率的转换。因此，频率转换的时间等于频率控制字的传输时间，也就是一个时钟周期的时间。 时钟频率越高，转换时间越短。DDS的频率转换时间可达纳秒数量级，比使用其它的频率合成方法都要短数个数量级。4)频率分辨率极高。若时钟频率不变，DDS的频率分辨率就由相位累加器的位数 N决定。只要增加相位累加器的位数N即可获得任意小的频率分辨率。目前，大多数DDS 的分辨率在I Hz数量级，许多小于I mHz甚至更小。5)相位变化连续。改变DDS输出频率，实际上改变的每一个时钟周期的相位增量， 相位函数的曲线是连续的，只是在改变频率的瞬间其频率发生了突变，因而保持了信号相位的连续性。 附图说明4图I为本专利技术所述的无线电坑道透视仪一体化信号接收装置结构框图； 图2为本专利技术所述的DDS频率合成电路图；图3为本专利技术所述的调制电路图；图4为本专利技术所述的前置放大电路图；图5为本专利技术所述的滤波电路图。图6为本专利技术所述的无线电坑道透视仪一体化信号接收装置实施框图；图7为本专利技术所述的磁棒天线示意图；图8为本专利技术所述的大线圈示意图；图9为本专利技术所述的电源管理示意图；具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。如图6所示，坑透仪发射机装置内部主要由电源板、前置板、信号采集板、信号处理板和显示板五部分组成。电源板主要为接收装置提供电源，完成蓄电池充放电管理和保护功能。如图9所示，控制电源共有3路输出给信号处理板(6410板)；给一个小电源板产生模拟部分需要的正负电压；左右给单片机和DDS部分供电。给模拟部分供电用的正负电源可以由12V隔离XR12/12D12-12模块产生正负12V， 后再加线性稳压LM2991S ；LM2941S可以产生±7V电压输出。DDS, MCU, ADC部分需要5V电源和3. 3V电源都由电压转换模块产生。采用7V给信号采集板供电是由于低于7V，78L05不能工作，电压太高了，压差太大，芯片发热厉害。图9中虚线部分做在一块板子共出以下5路电源①5V给S3C6410供电，电流IA；②5V给ADC(最好是线性稳压器出来的)供电，电流100mA，可以通过AMSl117-5. O进行稳压；③3.3V给MCU供电，电流500mA，可以通过AMSl117-3. 3稳压；④5V给DDS供电，电流500mA，可以通过AMSl117-5. O进行稳压；⑤±7V给前级模拟部分，可以通过XR12/12D12-12、LM2991S、LM2941S模块实现；以上均可共本文档来自技高网...

【技术保护点】
无线电坑道透视仪一体化信号接收装置，该装置是由接收天线1、前置放大电路2、调制电路3、滤波电路4、信号采集电路5、信号处理器6、人机界面7、DDS频率合成电路8和电源9组成；其特征在于：将接收天线和接收装置放在同一个壳体内部，用高性能导磁材料做成的磁棒天线代替大线圈天线，并通过信号前置放大、信号调制、滤波、信号采集和数字信号处理，提高接收信号质量，大大减小了装置的体积，便于携带和工程实施，极大降低了使用的复杂性和操作时间，满足了探测井下地质情况的需求。

【技术特征摘要】
1.无线电坑道透视仪一体化信号接收装置，该装置是由接收天线I、前置放大电路2、调制电路3、滤波电路4、信号采集电路5、信号处理器6、人机界面7、DDS频率合成电路8和电源9组成；其特征在于将接收天线和接收装置放在同一个壳体内部，用高性能导磁材料做成的磁棒天线代替大线圈天线，并通过信号前置放大、信号调制、滤波、信号采集和数字信号处理，提高接收信号质量，大大减小了装置的体积，便于携带和工程实施，极大降低了使用的复杂性和操作时间，满足了探测井下地质情况的需求。2.如权利要求I所述的无线电坑道透视仪一体化信号接收装置，其特征在于所述的频率合成电路采用直接数字频率合成技术，由高集成度芯片完成，电路如附图2所示。3.如权利要求I所述的无线电坑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志高，悦红军，沈芳，
申请(专利权)人：北京华安奥特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：