一種無線電坑道透視儀一體化信號接收裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種無線電坑道透視儀一體化信號接收裝置，該裝置是由接收天線1、前置放大電路2、調制電路3、濾波電路4、信號采集電路5、信號處理器6、人機界面7、DDS頻率合成電路8和電源9組成；模塊1會接收無線電坑道透視儀發射機發送的電磁波信號，模塊2會對接收信號進行前置放大，與模塊8生成的頻率信號經模塊3調制之后，生成高頻和低頻信號，再經過模塊4進行濾波后，可以將高頻信號濾除，得到相應的低頻信號。模塊5和模塊6分別對低頻信號進行采集并處理后，經模塊7顯示。該裝置主要特征之一是將接收天線小型化，并與接收裝置安裝在一起，便于攜帶和工程實施，大大降低了使用的復雜性和操作時間，滿足了探測地質情況的需求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種無線電坑道透視儀一體化信號接收裝置，尤其適用于一種用于煤礦的物探設備一無線電坑道透視儀中。技術背景無線電波坑道透視儀，簡稱坑透儀。其功能是利用電磁波在介質中的傳播特性，探測礦井回采工作面內的地質構造，如陷落住、斷層、火成巖、煤層厚度變化、瓦斯富集區及突水構造等。可減少大量鉆探工程量，節省費用，提高采煤時對事故隱患的預知性，有效避免事故發生，減少損失，增加安全系數，提高產量和效益。對于目前的坑透儀接收裝置而言，一般采用分立元件實現信號的采集及處理，并且通過大線圈(如圖8所示)來采集電磁波信號，導致裝置的體積大、信號精度低、可靠性差、 工程實施困難等問題。本專利技術將接收天線和接收裝置放在同一個殼體內部，用高性能導磁材料做成的磁棒天線代替大線圈天線，并通過信號前置放大、信號調制、濾波、信號采集和數字信號處理，提高接收信號質量，大大減小了裝置的體積，便于攜帶和工程實施，極大降低了使用的復雜性和操作時間，滿足了探測井下地質情況的需求。
技術實現思路
本專利技術提出一種無線電坑道透視儀一體化信號接收裝置，該裝置將接收天線和接收裝置放在同一個殼體內部，用高性能導磁材料做成的磁棒天線代替大線圈天線，并通過信號前置放大、信號調制、濾波、信號采集和數字信號處理，保證接收信號達到最優狀態。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是如附圖I所示，無線電坑道透視儀一體化信號接收裝置，該裝置是由接收天線模塊I、 前置放大電路模塊2、調制電路模塊3、濾波電路模塊4、信號采集電路模塊5、信號處理器模塊6、人機界面模塊7、DDS頻率合成電路模塊8和電源模塊9組成。模塊I用高性能導磁材料做成的磁棒天線代替大線圈天線，并將接收天線和接收裝置放在同一個殼體內部，大大降低了坑透儀接收裝置的尺寸，便于在野外攜帶和應用；模塊2、模塊3、模塊4和模塊8 為信號接收裝置的前置信號處理部分，實現高頻信號到低頻信號的變換和濾波功能；模塊 5為信號采集電路模塊，將前置信號處理后的信號進行AD采樣，并通過通信端口發送到信號處理模塊6。模塊6將信號采集模塊發送來的信號經過信號處理及顯示成圖、反演等處理后，通過模塊7進行顯示。上述模塊I高性能磁棒天線為該裝置的主要
技術實現思路
之一，如圖7所示，該天線由高性能導磁材料纏繞導線而成，導磁材料直徑約10_，長度約120_。外纏導線的匝數根據接收裝置的靈敏度要求可以適當增減，與圖8所示的大線圈(線圈直徑約為1000mm)相比， 體積大大減少。上述模塊2前置放大電路可以將接收天線接收的信號進行放大；CN 102928887 A書明說2/4頁上述模塊3調制電路模塊主要實現從天線接收輸入信號和DDS頻率合成電路生成信號的混頻；上述模塊4完成混頻信號的高頻濾波；上述模塊5主要完成采樣信號的采集，用于控制選擇接收頻率及控制增益，由MCU控制電路、模擬量到數字量變換電路組成。MCU控制前級的頻點，選擇頻率，切換電路以及控制增益。可以通過控制繼電器切換電容來控制調諧，并通過變換電路電感的感抗來對接收頻率進行微調，控制調制放大板的接收頻率。上述模塊6為信號處理模塊，主要由一款高性能CPU完成(如三星公司的ARMlI芯片S3C6410)，負責信號處理及顯示成圖、反演等功能。上述模塊7是坑透儀接收裝置的人機交互接口，主要對模塊6產生信息進行顯示。上述模塊8頻率合成電路采用直接數字頻率合成技術，由高集成度芯片(如美國 AD公司的AD9850)完成。集成頻率合成芯片在接收到高精度的時鐘源和頻率相位控制字后，就可產生頻率和相位都可編程控制的模擬正弦波或方波輸出。上述模塊9為接收裝置提供電源，完成蓄電池充放電管理和保護功能。供電電源為12V鎳氫電池。調制放大板所需的5V直接從電源管理板接入；主控板所需的5V (另加 3. 3V，可以自己加穩壓產生)和顯示板所需的5V電源均由電源管理板接入。 與現有技術相比，本專利技術具有的優點如下I)部署靈活，操作簡便。用高性能導磁材料做成的磁棒天線代替大線圈天線，并將接收天線和接收裝置放在同一個殼體內部，通過信號前置放大、信號調制、濾波、信號采集和數字信號處理，提高接收信號質量，大大減小了裝置的體積，便于攜帶和工程實施，操作簡便、 調整速度快、可靠性高。2)抗干擾能力強。該裝置可以根據地質變換選擇接收頻率，通過程序控制產生各種頻率的調制信號，并通過高性能濾波和信號處理，在復雜強干擾的區域探測，可有效地抑制干擾，保證測量的準確性。3)頻率轉換時間短。調試頻率信號生成采用直接數字頻率合成(DDS)技術，DDS 是一個開環系統，無任何反饋環節，這種結構使得DDS的頻率轉換時間極短。事實上，在DDS 的頻率控制字改變之后，需經過一個時鐘周期之后按照新的相位增量累加，才能實現頻率的轉換。因此，頻率轉換的時間等于頻率控制字的傳輸時間，也就是一個時鐘周期的時間。 時鐘頻率越高，轉換時間越短。DDS的頻率轉換時間可達納秒數量級，比使用其它的頻率合成方法都要短數個數量級。4)頻率分辨率極高。若時鐘頻率不變，DDS的頻率分辨率就由相位累加器的位數 N決定。只要增加相位累加器的位數N即可獲得任意小的頻率分辨率。目前，大多數DDS 的分辨率在I Hz數量級，許多小于I mHz甚至更小。5)相位變化連續。改變DDS輸出頻率，實際上改變的每一個時鐘周期的相位增量， 相位函數的曲線是連續的，只是在改變頻率的瞬間其頻率發生了突變，因而保持了信號相位的連續性。 附圖說明4圖I為本專利技術所述的無線電坑道透視儀一體化信號接收裝置結構框圖； 圖2為本專利技術所述的DDS頻率合成電路圖；圖3為本專利技術所述的調制電路圖；圖4為本專利技術所述的前置放大電路圖；圖5為本專利技術所述的濾波電路圖。圖6為本專利技術所述的無線電坑道透視儀一體化信號接收裝置實施框圖；圖7為本專利技術所述的磁棒天線示意圖；圖8為本專利技術所述的大線圈示意圖；圖9為本專利技術所述的電源管理示意圖；具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的說明。如圖6所示，坑透儀發射機裝置內部主要由電源板、前置板、信號采集板、信號處理板和顯示板五部分組成。電源板主要為接收裝置提供電源，完成蓄電池充放電管理和保護功能。如圖9所示，控制電源共有3路輸出給信號處理板(6410板)；給一個小電源板產生模擬部分需要的正負電壓；左右給單片機和DDS部分供電。給模擬部分供電用的正負電源可以由12V隔離XR12/12D12-12模塊產生正負12V， 后再加線性穩壓LM2991S ；LM2941S可以產生±7V電壓輸出。DDS, MCU, ADC部分需要5V電源和3. 3V電源都由電壓轉換模塊產生。采用7V給信號采集板供電是由于低于7V，78L05不能工作，電壓太高了，壓差太大，芯片發熱厲害。圖9中虛線部分做在一塊板子共出以下5路電源①5V給S3C6410供電，電流IA；②5V給ADC(最好是線性穩壓器出來的)供電，電流100mA，可以通過AMSl117-5. O進行穩壓；③3.3V給MCU供電，電流500mA，可以通過AMSl117-3. 3穩壓；④5V給DDS供電，電流500mA，可以通過AMSl117-5. O進行穩壓；⑤±7V給前級模擬部分，可以通過XR12/12D12-12、LM2991S、LM2941S模塊實現；以上均可共本文檔來自技高網...

【技術保護點】
無線電坑道透視儀一體化信號接收裝置，該裝置是由接收天線1、前置放大電路2、調制電路3、濾波電路4、信號采集電路5、信號處理器6、人機界面7、DDS頻率合成電路8和電源9組成；其特征在于：將接收天線和接收裝置放在同一個殼體內部，用高性能導磁材料做成的磁棒天線代替大線圈天線，并通過信號前置放大、信號調制、濾波、信號采集和數字信號處理，提高接收信號質量，大大減小了裝置的體積，便于攜帶和工程實施，極大降低了使用的復雜性和操作時間，滿足了探測井下地質情況的需求。

【技術特征摘要】
1.無線電坑道透視儀一體化信號接收裝置，該裝置是由接收天線I、前置放大電路2、調制電路3、濾波電路4、信號采集電路5、信號處理器6、人機界面7、DDS頻率合成電路8和電源9組成；其特征在于將接收天線和接收裝置放在同一個殼體內部，用高性能導磁材料做成的磁棒天線代替大線圈天線，并通過信號前置放大、信號調制、濾波、信號采集和數字信號處理，提高接收信號質量，大大減小了裝置的體積，便于攜帶和工程實施，極大降低了使用的復雜性和操作時間，滿足了探測井下地質情況的需求。2.如權利要求I所述的無線電坑道透視儀一體化信號接收裝置，其特征在于所述的頻率合成電路采用直接數字頻率合成技術，由高集成度芯片完成，電路如附圖2所示。3.如權利要求I所述的無線電坑...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉志高，悅紅軍，沈芳，
申請(專利權)人：北京華安奧特科技有限公司，
類型：發明
國別省市：