大功率电法发送机中电压及电流记录器的研制

发布时间：2017-10-04 20:07

  本文关键词：大功率电法发送机中电压及电流记录器的研制

  更多相关文章： MTEM 隔离 实时数传 稳定 磁耦

【摘要】：多通道瞬变电磁法(MTEM)勘探中,大功率电法发送机是重要的组成部分,对该发送机性能的好坏评定,关系到所发送的信号与接收机采集的信号做卷积的准确性和稳定性。通过电压及电流记录器对大功率电法发送机的监测是MTEM勘探的必要环节,电压及电流记录器的性能会影响到数据的反演结果。本论文采用高速高精度的AD转换芯片、高速FPGA主控核心芯片以及高速数传USB等器件,研发了适用于大功率电法发送机的电压及电流记录器。电压及电流记录器主要由模拟前端的运放电路、高速及低速AD采集电路、高精度时钟模块及高速FPGA主控电路组成。模拟前端的运放电路主要将电压信号进行电阻分压、电流信号进行电阻取样,对低速部分,将获得的信号通过低功耗仪放INA128进行调理放大,对高速部分,通过高速仪放AD8429、高速运放OPA695进行调理放大,然后传输给AD采集电路。AD采集电路分别选取低速ADS1271及高速AD9226作为低速采样及高速采样的模数转换芯片,将模拟信号经过模数转换后,通过磁耦对数字信号进行电气隔离,输送给FPGA主控电路。高精度时钟模块采用MSP430F5529芯片查询SA.45S原子钟的对钟状态,使得原子钟输出稳定时钟。高速FPGA主控电路主时钟采用原子钟的10M稳定时钟作为全局时钟,以提高FPGA数传的稳定性及准确性。FPGA主控电路通过Cypress高速USB芯片与PC上位机进行通信,实现数据采集的上位机实时显示及存储。本论文根据大功率电法发送机的电压及电流记录器的功能需求,通过QuartusII、CCS、VS2010等软件进行记录器的软件程序的代码编写。实现了FPGA的高速采集及FPGA与上位机的实时数传。通过对各电路板单板测试以及组装后的稳定性测试,该记录器的电压及电流采集均达到了功能需求的指标,经过多次室内外长时间测试与采集,验证了记录器的稳定性及可靠性。
【关键词】：MTEM 隔离 实时数传 稳定 磁耦
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 引言11
• 1.2 项目概述11-12
• 1.3 论文的研究内容及结构安排12-15
• 1.3.1 论文研究内容12-13
• 1.3.2 论文结构安排13-15
• 第2章 电压及电流记录器的整体结构设计15-18
• 第3章 电压及电流记录器的硬件电路设计18-32
• 3.1 电压采集板模拟电路设计18-24
• 3.2 电流采集板模拟电路设计24-27
• 3.2.1 取样电阻屏蔽处理24-25
• 3.2.2 低速电流采集板25-26
• 3.2.3 高速电流采集板26-27
• 3.3 主控核心板电路设计27-28
• 3.4 时钟板电路设计28-29
• 3.5 底板连接板电路设计29-30
• 3.6 电源供电及控制电路设计30-32
• 第4章 电压及电流记录器的程序设计32-43
• 4.1 主控核心板的HDL硬件语言设计32-35
• 4.1.1 时钟模块32
• 4.1.2 ADS1271模块32-33
• 4.1.3 高速AD9226模块33
• 4.1.4 GPS模块33-34
• 4.1.5 等精度测频模块34-35
• 4.1.6 SDRAM模块35
• 4.1.7 USB_FIFO模块35
• 4.2 Cypress高速USB芯片程序设计35-38
• 4.3 时钟板程序设计38
• 4.4 PC上位机程序设计38-43
• 第5章 电压及电流记录器的测试43-53
• 5.1 电压采集板单板性能测试43-44
• 5.2 电流采集板单板性能测试44-46
• 5.3 时钟板性能测试46-47
• 5.4 室内联合测试47-48
• 5.5 上位机软件数据标定48-49
• 5.6 野外实验测试49-53
• 第6章 结论53-57
• 6.1 研究总结53-55
• 6.2 研究展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-61
• 附录61

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本文编号：972585