專(zhuān)利名稱(chēng)：超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置，特別是指一種利用掃頻方式，通過(guò)接收來(lái)自地球內(nèi)核激發(fā)的超低頻電磁波獲得地質(zhì)遙感信息的探測(cè)裝置。
上述傳統(tǒng)的探測(cè)方法存在著一些缺點(diǎn)；首先，爆炸法和氣爆法都需要利用相應(yīng)的鉆探設(shè)備，信號(hào)的衰減非常大，并且，探測(cè)的地層深度有限。另外，由于會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的噪音，也不適于對(duì)城市地質(zhì)進(jìn)行探測(cè)。
超低頻頻段(幾赫—幾千赫)的電磁波在地面上很難產(chǎn)生，并且?guī)缀醪荒軅鞑ィ虼藥缀鯖](méi)有人對(duì)此進(jìn)行過(guò)詳細(xì)的研究和相應(yīng)的利用。到了二十世紀(jì)八十年代末期，有科學(xué)家發(fā)表論文認(rèn)為由于地球內(nèi)核的激發(fā)，在地下會(huì)產(chǎn)生超低頻電磁波，并且這些電磁波會(huì)向地面?zhèn)鞑ァ?br> 眾所周知，電磁波在非真空傳輸介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)被衰減；不同介質(zhì)具有不同的截止頻率；因此，上述的該電磁波在向地面?zhèn)鞑ミ^(guò)程中，會(huì)受到各個(gè)地層的衰減；不同地層對(duì)不同頻率的電磁波衰減值是不相同的。處于任意深度的某一地層存在一個(gè)截止頻率，低于此頻率的電磁波，可以通過(guò)該深度的地層；而高于此頻率的電磁波則會(huì)被衰減掉。因此，每一個(gè)地層會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)固定頻率，這個(gè)頻率電磁波的頻率則反映該地層深度信息。它的振幅則反映了該地層的密度及電阻率信息。所以，只要接收到對(duì)應(yīng)不同地層頻率的電磁波，就能獲得相應(yīng)地層的數(shù)據(jù)資料。
對(duì)應(yīng)于從地下某一深度至地面的頻譜特性曲線(xiàn)，其橫坐標(biāo)表示深度信息，縱坐標(biāo)表示層面介質(zhì)密度與電阻率信息。當(dāng)相鄰二層介質(zhì)密度相差很大時(shí)，頻譜特性曲線(xiàn)振幅就會(huì)有所跳躍，該處的深度則為界面的深度。
本實(shí)用新型的又一目的在于提供一種超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置，該裝置以被動(dòng)方式接收地下的超低頻電磁波，不需要進(jìn)行鉆探和爆破作業(yè)，不會(huì)產(chǎn)生噪音，對(duì)環(huán)境也不造成任何破壞，降低探測(cè)成本，并且可以大大擴(kuò)大探測(cè)的深度。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置，它至少包括用于接收電磁波并將該電磁波轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的磁天線(xiàn)、淺層放大器、超淺層放大器、程控掃頻電路、程控陷波電路、接口高速采集電路和系統(tǒng)控制單元；其中該磁天線(xiàn)輸出的電信號(hào)連接到淺層放大器和超淺層放大器的輸入端；淺層放大器和超淺層放大器的信號(hào)輸出端分別連接到程控陷波電路的輸入端，該程控陷波電路的輸出端連接到接口高速采集電路的數(shù)字輸入端；系統(tǒng)控制單元的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)分別連接到程控掃頻電路、程控陷波電路及高速采集電路的輸入端；程控掃頻電路的輸出端連接到程控陷波電路的時(shí)鐘信號(hào)輸入端。
該磁天線(xiàn)由柱體磁性材料及線(xiàn)圈組成，且該磁性材料為薄膜合金或硅鋼片或鐵氧體；該線(xiàn)圈纏設(shè)在該磁性材料的柱體外緣。
淺層放大器或超淺層放大器設(shè)有前置放大器，該前置放大器的增益為40-60分貝。
所述的前置放大器在其輸出端還串設(shè)有抗干擾電路和增益調(diào)節(jié)電路；其中，該抗干擾電路至少包括串聯(lián)的低通濾波器和高通濾波器，該低通濾波器的輸出連接到高通濾波器的輸入端，高通濾波器的輸出端連接到增益調(diào)節(jié)電路的輸入端，該增益調(diào)節(jié)電路的輸出端為該淺層放大器或超淺層放大器的輸出端。
淺層放大器和超淺層放大器的頻率帶寬各不相同；其中該淺層放大器的頻率帶寬為80Hz-8kHz，超淺層放大器的頻率帶寬為400Hz-20kHz。
所述的程控陷波電路至少串設(shè)有放大電路、濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；該放大電路的輸入端與淺層放大器和/或超淺層放大器的信號(hào)輸出端連接，其輸出端連接到濾波電路的輸入端，該濾波電路的輸出端連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的模擬信號(hào)輸入端；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出連接到系統(tǒng)控制單元的輸入端。
所述的程控掃頻電路至少設(shè)有函數(shù)發(fā)生器和運(yùn)算放大器，該函數(shù)發(fā)生器的輸入與系統(tǒng)控制單元的掃頻控制信號(hào)連接，其輸出接運(yùn)算放大器的輸入端，該運(yùn)算放大器的輸出為程控掃頻電路的輸出，其連接到程控陷波電路的時(shí)鐘輸入端。
所述的接口高速采集電路至少包括與系統(tǒng)控制單元連接的輸入端口和與標(biāo)準(zhǔn)并行打印機(jī)接口連接的輸出端口。
所述的系統(tǒng)控制單元為可編程邏輯陣列或CPU。
所述的系統(tǒng)控制單元還設(shè)有用于控制程序存儲(chǔ)器，該控制程序存儲(chǔ)器與可編程邏輯陣列或CPU連接。
本實(shí)用新型通過(guò)被動(dòng)接收地下的超低頻電磁波，并將該超低頻電磁波信號(hào)進(jìn)行處理并傳送給后續(xù)的應(yīng)用設(shè)備，不需要進(jìn)行鉆探和爆破作業(yè)，也不會(huì)產(chǎn)生噪音，對(duì)環(huán)境更不會(huì)造成任何破壞，同時(shí)降低了探測(cè)成本，擴(kuò)大了探測(cè)的深度。


圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的淺層放大器電路原理圖。
圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例的超淺層放大器電路原理圖。
圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例的程控掃頻電路原理圖。
圖5為本實(shí)用新型一實(shí)施例的程控陷波電路原理圖。
圖6為本實(shí)用新型一實(shí)施例的接口高速采集電路原理圖。
圖7為本實(shí)用新型一實(shí)施例的系統(tǒng)控制單元電路原理圖。
該磁天線(xiàn)1由磁性材料做成的長(zhǎng)方柱體及線(xiàn)圈組成；靈敏度約1微伏，頻帶寬度約10Hz到20kHz。磁天線(xiàn)1將電磁波轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)；且該磁性材料為薄膜合金或硅鋼片或鐵氧體；該線(xiàn)圈纏設(shè)在該磁性材料的柱體外緣。
參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型的淺層放大器設(shè)有由放大器U3A、U3B串聯(lián)構(gòu)成的前置放大器，該前置放大器的增益為40-60分貝。該前置放大器在其輸出端還串設(shè)有抗干擾電路和增益調(diào)節(jié)電路；其中，該抗干擾電路包括由放大器U4A、U4B串聯(lián)構(gòu)成的低通濾波器、由放大器U5A、U5B串聯(lián)構(gòu)成的高通濾波器；低通濾波器和高通濾波器串聯(lián)，高通濾波器的輸出端連接到由放大器U6A、U6B、U7A串聯(lián)構(gòu)成的增益調(diào)節(jié)電路的輸入端J3，該增益調(diào)節(jié)電路的輸出端J3為該淺層放大器的輸出端。另外，該淺層放大器的輸入端J2，即放大器U3A的輸入端J2與磁天線(xiàn)連接，引入磁天線(xiàn)接收的信號(hào)。
參見(jiàn)圖3，本實(shí)用新型的超淺層放大器設(shè)有由放大器U4A’、U4B’串聯(lián)構(gòu)成的前置放大器，該前置放大器的增益至少為60分貝。該前置放大器在其輸出端還串設(shè)有抗干擾電路和增益調(diào)節(jié)電路；其中，該抗干擾電路包括由放大器U5A’、U5B’串聯(lián)構(gòu)成的低通濾波器，由放大器U6A’、U6B’串聯(lián)構(gòu)成的高通濾波器；低通濾波器和高通濾波器串聯(lián)連接，高通濾波器的輸出端連接到由放大器U7A’、U7B’、U8A’串聯(lián)構(gòu)成的增益調(diào)節(jié)電路的輸入端J3’，該增益調(diào)節(jié)電路的輸出端J3’為該淺層放大器的輸出端。另外，該淺層放大器的輸入端J1’，即放大器U4A’的輸入端J1’與磁天線(xiàn)連接，引入磁天線(xiàn)接收的信號(hào)。
上述的淺層放大器的頻率帶寬為10Hz-8kHz，超淺層放大器的頻率帶寬為400Hz-20kHz。
參見(jiàn)圖4，程控陷波電路串設(shè)有由輸入選擇器U12、放大器U19A、U19B、U18A、U18B以及輸出選擇器U17串聯(lián)構(gòu)成的放大電路，由放大器U22A、U22B串聯(lián)構(gòu)成一濾波電路，由放大器U21A、U21B串聯(lián)構(gòu)成另一濾波電路，該兩個(gè)濾波電路由輸出選擇器U17控制串聯(lián)或不串聯(lián)連接；由放大器U21A、U21B串聯(lián)構(gòu)成的濾波電路經(jīng)過(guò)一放大器U20A將輸出信號(hào)連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路U16的輸入端；上述的放大電路的輸入端，即輸入選擇器U12的輸入端Sig1、Sig1與淺層放大器和/或超淺層放大器的信號(hào)輸出端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路U20A的輸出SINGAL_CONTROL連接到系統(tǒng)控制單元相應(yīng)的輸入端。
參見(jiàn)圖4、圖5，程控掃頻電路至少由函數(shù)發(fā)生器U7和運(yùn)算放大器U15組成，該函數(shù)發(fā)生器U7的輸入與系統(tǒng)控制單元的掃頻控制信號(hào)WAVE_CONTROL連接，其輸出經(jīng)過(guò)由電阻R21、R22、電容C1、C2、C3、C4、C5、電感L1、L2構(gòu)成的濾波電路后連接到運(yùn)算放大器U15的輸入端，該運(yùn)算放大器U15的輸出信號(hào)WAVE為程控掃頻電路的輸出，其連接到程控陷波電路的時(shí)鐘輸入端CLK_LP、CLK_BP。
參見(jiàn)圖6，接口高速采集電路至少包括由緩沖門(mén)U1、U2、U3、U4、U5構(gòu)成的接口電路，其輸入端與系統(tǒng)控制單元的EPP_CONTROL信號(hào)連接，輸出的信號(hào)EPP_PORT連接到標(biāo)準(zhǔn)并行打印機(jī)接口。
參見(jiàn)圖7，本實(shí)用新型的系統(tǒng)控制單元為一可編程邏輯陣列U11，該可編程邏輯陣列U11與一控制程序存儲(chǔ)器U6連接，它運(yùn)行控制程序存儲(chǔ)器U6存儲(chǔ)的控制程序，實(shí)現(xiàn)各種控制輸入、輸出信號(hào)。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型而并非限制本實(shí)用新型所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說(shuō)明書(shū)參照上述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解仍然可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行修改或者等同地替換。而一切不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置，其特征在于它至少包括用于接收電磁波并將該電磁波轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的磁天線(xiàn)、淺層放大器、超淺層放大器、程控掃頻電路、程控陷波電路、接口高速采集電路和系統(tǒng)控制單元；其中該磁天線(xiàn)輸出的電信號(hào)連接到淺層放大器和超淺層放大器的輸入端；淺層放大器和超淺層放大器的信號(hào)輸出端分別連接到程控陷波電路的輸入端，該程控陷波電路的輸出端連接到接口高速采集電路的數(shù)字輸入端；系統(tǒng)控制單元的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)分別連接到程控掃頻電路、程控陷波電路及高速采集電路的輸入端；程控掃頻電路的輸出端連接到程控陷波電路的時(shí)鐘信號(hào)輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置，其特征在于該磁天線(xiàn)由柱體磁性材料及線(xiàn)圈組成，且該磁性材料為薄膜合金或硅鋼片或鐵氧體；該線(xiàn)圈纏設(shè)在該磁性材料的柱體外緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置，其特征在于淺層放大器或超淺層放大器設(shè)有前置放大器，該前置放大器的增益為40-60分貝。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置，其特征在于所述的前置放大器在其輸出端還串設(shè)有抗干擾電路和增益調(diào)節(jié)電路；其中，該抗干擾電路至少包括串聯(lián)的低通濾波器和高通濾波器，該低通濾波器的輸出連接到高通濾波器的輸入端，高通濾波器的輸出端連接到增益調(diào)節(jié)電路的輸入端，該增益調(diào)節(jié)電路的輸出端為該淺層放大器或超淺層放大器的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置，其特征在于淺層放大器和超淺層放大器的頻率帶寬各不相同；其中該淺層放大器的頻率帶寬為80Hz-8kHz，超淺層放大器的頻率帶寬為400Hz-20kHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置，其特征在于所述的程控陷波電路至少串設(shè)有放大電路、濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；該放大電路的輸入端與淺層放大器和/或超淺層放大器的信號(hào)輸出端連接，其輸出端連接到濾波電路的輸入端，該濾波電路的輸出端連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的模擬信號(hào)輸入端；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出連接到系統(tǒng)控制單元的輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置，其特征在于所述的程控掃頻電路至少設(shè)有函數(shù)發(fā)生器和運(yùn)算放大器，該函數(shù)發(fā)生器的輸入與系統(tǒng)控制單元的掃頻控制信號(hào)連接，其輸出接運(yùn)算放大器的輸入端，該運(yùn)算放大器的輸出為程控掃頻電路的輸出，其連接到程控陷波電路的時(shí)鐘輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置，其特征在于所述的接口高速采集電路至少包括與系統(tǒng)控制單元連接的輸入端口和與標(biāo)準(zhǔn)并行打印機(jī)接口連接的輸出端口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置，其特征在于所述的系統(tǒng)控制單元為可編程邏輯陣列或CPU。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置，其特征在于所述的系統(tǒng)控制單元還設(shè)有用于控制程序存儲(chǔ)器，該控制程序存儲(chǔ)器與可編程邏輯陣列或CPU連接。
專(zhuān)利摘要一種超低頻地質(zhì)遙感探測(cè)裝置，包括磁天線(xiàn)、淺層放大器、超淺層放大器、程控掃頻電路、程控陷波電路、接口高速采集電路和系統(tǒng)控制單元；磁天線(xiàn)連接淺層放大器和/或超淺層放大器；淺層放大器和/或超淺層放大器連接程控陷波電路，程控陷波電路的輸出連接到接口高速采集電路的輸入端；系統(tǒng)控制單元信號(hào)分別連接到程控掃頻電路、程控陷波電路及高速采集電路的輸入端；程控掃頻電路的輸出端連接到程控陷波電路的時(shí)鐘信號(hào)輸入端。本實(shí)用新型通過(guò)被動(dòng)接收地下的超低頻電磁波，并將該超低頻電磁波信號(hào)進(jìn)行處理并傳送給后續(xù)的應(yīng)用設(shè)備，不需要進(jìn)行鉆探和爆破作業(yè)，也不會(huì)產(chǎn)生噪音，對(duì)環(huán)境更不會(huì)造成任何破壞，同時(shí)降低了探測(cè)成本，擴(kuò)大了探測(cè)的深度。
文檔編號(hào)G01V3/12GK2550775SQ0223496
公開(kāi)日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2002年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月28日
發(fā)明者王樹(shù)元, 侯貴廷, 段曉輝 申請(qǐng)人:王樹(shù)元