并行高密度电法发射系统的设计

发布时间：2020-04-05 07:38

【摘要】：高密度电阻率法是在常规电法基础上发展起来的一种阵列勘探方法,通过一次性布置数百个电极,即可实现一片区域的电性数据测量。该方法主要用于老矿区深陷探测、地下水资源探测、堤坝渗漏检测等一系列工程地质问题研究。高密度电法是一种先进的物理勘探方法,但由于目前市场上的仪器结构受限,其往往不具备太高的工作效率。此外,这类仪器多具有发射信号单一,功耗大,抗干扰能力差,采样精度不高,体积笨重的缺点,这就导致此类仪器工作范围的局限性。为解决传统仪器的不足,本文借鉴分布式地震观测系统的数据测量方式,实现了并行测量方式,通过对主控电路、发射电路进行优化设计,最终实现了并行高密度电法发射系统的设计。本文对发射系统的相关技术进行了研究,主要包括系统方案设计、硬件电路设计、软件程序设计及关键技术的研究。硬件设计主要包括各主控单元和各模块单元电路的设计,以及PCB电路板设计。软件设计主要包括ARM控制程序的设计和FPGA逻辑控制时序的设计,其中ARM控制程序由C语言实现,FPGA时序逻辑则采用Verilog HDL硬件描述语言实现。设计过程中对相关硬件进行了电路调试,软件程序进行了时序和功能仿真。此外本文对IGBT尖峰电压吸收、信号同步触发及系统可靠性设计等关键问题进行了深入研究,设计了相关电路和功能模块,并对电路及模块测试仿真,均可实现设计要求,针对某些模块撰写了相关学术论文,最后对该系统进行了相关测试,对测试结果进行了分析与介绍。文章最后对本设计进行了总结与展望,并介绍了下一步的工作内容。
【图文】：

液晶显示屏,实物,液晶显示模块

北华航天工业学院硕士学位论文人机交互功能电路设计在本设计中通过给 STM32 主控芯片外接点阵绘图型液晶显示模块进而实现系示功能；然后外接 4*5 矩阵键盘，实现对发射主机控制命令的发送。本系统依和液晶显示器的组合操作从而实现简易的人机交互功能。本设计选用的液晶显示模块为深圳市川航电子科技有限公司生产的 CH320240型液晶显示模块。该显示屏采用 RA8806 作为控制器，屏幕由 128*240 点阵背光组成。该显示屏最多可显示 8 排汉字，每排最多 15 个汉字，同时支持简体字体，文字可以 90 的倍数角度旋转，同时可以最多设置为四倍大小和加粗示屏具备广泛适用的驱动接口，能够连接各类单片机，控制简单，应用也较为实物图如图 3.5 所示。

示意图,高压模块,示意图

图 3.12 光耦隔离电路原理图.5 高压驱动模块设计并行高密度电法发射系统最终发射的是方波的高压电信号，电压值最大可到 1200以一种频率循环发射，因此本设计选用全控型电压驱动式开关元件 IGBT。由于此类不需较大驱动电压，，而且输入阻抗较高，非常适合作为本系统的高压部分的开关模块在本设计中，高密度电法发射系统外接高压输入 V+、V-，内部与 4 个 IGBT 的集 C 连接，高压输出 A、B 与 IGBT 的发射极 E 连接，系统通过控制四个 IGBT 不同的导通与关断实现单频率双极性方波电压的输出。工作连接示意图如下 3.13 所示。分工作原理如下，系统通过控制单元使 FPGA 产生四路 PWM 信号，信号经光耦隔离进入 IGBT 驱动模块。由两个驱动模块驱动 IGBT Q1-Q4 的导通和关断，PWM1、PW出高电平时，1INA 和 2INB 为高电平，Q1 和 Q4 导通，PWM2 和 PWM3 输出低电平INB 和 2INA 低电平，Q3 和 Q2 截止，A 端为 V+，B 端为 V-；PWM2 和 PWM3 输出平时，1INB 和 2INA 高电平，Q2 和 Q3 导通，PWM1、PWM4 输出低电平，1INAINB 为低电平，Q1 和 Q4 截止，A 端为 V-，B 端为 V+。
【学位授予单位】：北华航天工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P631.322;P641.7

【参考文献】