發(fā)布時間：2017-10-04 20:07

  本文關(guān)鍵詞：大功率電法發(fā)送機(jī)中電壓及電流記錄器的研制

  更多相關(guān)文章： MTEM 隔離 實時數(shù)傳 穩(wěn)定 磁耦

【摘要】：多通道瞬變電磁法(MTEM)勘探中,大功率電法發(fā)送機(jī)是重要的組成部分,對該發(fā)送機(jī)性能的好壞評定,關(guān)系到所發(fā)送的信號與接收機(jī)采集的信號做卷積的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。通過電壓及電流記錄器對大功率電法發(fā)送機(jī)的監(jiān)測是MTEM勘探的必要環(huán)節(jié),電壓及電流記錄器的性能會影響到數(shù)據(jù)的反演結(jié)果。本論文采用高速高精度的AD轉(zhuǎn)換芯片、高速FPGA主控核心芯片以及高速數(shù)傳USB等器件,研發(fā)了適用于大功率電法發(fā)送機(jī)的電壓及電流記錄器。電壓及電流記錄器主要由模擬前端的運放電路、高速及低速AD采集電路、高精度時鐘模塊及高速FPGA主控電路組成。模擬前端的運放電路主要將電壓信號進(jìn)行電阻分壓、電流信號進(jìn)行電阻取樣,對低速部分,將獲得的信號通過低功耗儀放INA128進(jìn)行調(diào)理放大,對高速部分,通過高速儀放AD8429、高速運放OPA695進(jìn)行調(diào)理放大,然后傳輸給AD采集電路。AD采集電路分別選取低速ADS1271及高速AD9226作為低速采樣及高速采樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,將模擬信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后,通過磁耦對數(shù)字信號進(jìn)行電氣隔離,輸送給FPGA主控電路。高精度時鐘模塊采用MSP430F5529芯片查詢SA.45S原子鐘的對鐘狀態(tài),使得原子鐘輸出穩(wěn)定時鐘。高速FPGA主控電路主時鐘采用原子鐘的10M穩(wěn)定時鐘作為全局時鐘,以提高FPGA數(shù)傳的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性。FPGA主控電路通過Cypress高速USB芯片與PC上位機(jī)進(jìn)行通信,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的上位機(jī)實時顯示及存儲。本論文根據(jù)大功率電法發(fā)送機(jī)的電壓及電流記錄器的功能需求,通過QuartusII、CCS、VS2010等軟件進(jìn)行記錄器的軟件程序的代碼編寫。實現(xiàn)了FPGA的高速采集及FPGA與上位機(jī)的實時數(shù)傳。通過對各電路板單板測試以及組裝后的穩(wěn)定性測試,該記錄器的電壓及電流采集均達(dá)到了功能需求的指標(biāo),經(jīng)過多次室內(nèi)外長時間測試與采集,驗證了記錄器的穩(wěn)定性及可靠性。
【關(guān)鍵詞】：MTEM 隔離 實時數(shù)傳 穩(wěn)定 磁耦
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P631.33
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 引言11
• 1.2 項目概述11-12
• 1.3 論文的研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排12-15
• 1.3.1 論文研究內(nèi)容12-13
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排13-15
• 第2章 電壓及電流記錄器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計15-18
• 第3章 電壓及電流記錄器的硬件電路設(shè)計18-32
• 3.1 電壓采集板模擬電路設(shè)計18-24
• 3.2 電流采集板模擬電路設(shè)計24-27
• 3.2.1 取樣電阻屏蔽處理24-25
• 3.2.2 低速電流采集板25-26
• 3.2.3 高速電流采集板26-27
• 3.3 主控核心板電路設(shè)計27-28
• 3.4 時鐘板電路設(shè)計28-29
• 3.5 底板連接板電路設(shè)計29-30
• 3.6 電源供電及控制電路設(shè)計30-32
• 第4章 電壓及電流記錄器的程序設(shè)計32-43
• 4.1 主控核心板的HDL硬件語言設(shè)計32-35
• 4.1.1 時鐘模塊32
• 4.1.2 ADS1271模塊32-33
• 4.1.3 高速AD9226模塊33
• 4.1.4 GPS模塊33-34
• 4.1.5 等精度測頻模塊34-35
• 4.1.6 SDRAM模塊35
• 4.1.7 USB_FIFO模塊35
• 4.2 Cypress高速USB芯片程序設(shè)計35-38
• 4.3 時鐘板程序設(shè)計38
• 4.4 PC上位機(jī)程序設(shè)計38-43
• 第5章 電壓及電流記錄器的測試43-53
• 5.1 電壓采集板單板性能測試43-44
• 5.2 電流采集板單板性能測試44-46
• 5.3 時鐘板性能測試46-47
• 5.4 室內(nèi)聯(lián)合測試47-48
• 5.5 上位機(jī)軟件數(shù)據(jù)標(biāo)定48-49
• 5.6 野外實驗測試49-53
• 第6章 結(jié)論53-57
• 6.1 研究總結(jié)53-55
• 6.2 研究展望55-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 附錄61

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本文編號：972585