核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置製造方法
2023-11-10 00:15:37
核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置。該裝置包括PC機通過串口與MCU控制模塊相連，MCU控制模塊經過D/A轉換器與DC-DC大功率模塊相連，DC-DC大功率模塊連接24V電瓶，由DC-DC大功率模塊產生高電壓，DC-DC大功率模塊通過防反衝保護電路連接到切換電路模塊，切換電路模塊的兩輸出端分別連接第一儲能電容以及第二儲能電容，電壓採集模塊採集第一儲能電容以及第二儲能電容的電壓值，並在輸出端通過A/D轉化器連接MCU控制模塊。相對於以前的單個電容，降低了每次疊加時間，減少了每個脈衝矩的工作時間，有效的縮短了充放電時間，提高了工作效率。
【專利說明】核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於利用核磁共振對含水體進行檢測的地球物理勘探設備領域，尤其涉及一種核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置。
【背景技術】
[0002]MRS方法與鑽探方法相比，它具有成本低，非破壞性和高效率等優點，與其他地球物理方法相比，MRS是一種直接勘查地下水的地球物理勘探方法。但是其對每個測試點的測量時間一般需要一個半小時以上，測試地點對環境的影響，在噪聲幹擾嚴重的地區，電磁噪聲幹擾較強，疊加次數就會隨之增加，測量時間可能會更長，這樣就會使MRS方法的效率降低，影響了該方法的推廣。
[0003]CN200997000公開了一種地面核磁共振找水儀發射裝置，該裝置能夠產生足夠大功率的交變電流脈衝，形成交變磁場來激發地下水中的氫核，產生核磁共振現象的地面核磁共振找水儀發射裝置。
[0004]CN101285895公開了一種「線電源激發多道接收地面核磁共振方法和系統」，利用發射機通過兩個打入地下的發射電極向地下供入拉摩爾頻率的交變電流，通過改變電極的距離和電流的大小產生不同的激發磁場；斷開激發場，在被激發的氫質子旋進到正常平衡態過程中，用高靈敏探頭組接收呈指數衰減規律的信號；將所述的信號通過信號傳輸線傳送給接收機，再將所述接收機接收的信號發送給信號處理與成像系統，進行信號的預處理、去噪、反演和成像等處理。該發明能夠提供地下小體積的精細勘察；多道接收工作效率高，探測空間範圍大，有利於三維反演成像等特點；線電源激發，施工靈活簡單；
[0005]CN101251607公開了一種「地面核磁共振找水儀器的系統檢測、標定裝置及檢測方法」。上位機經通訊總線分別與核磁共振模擬信號發生器、系統自檢測單元和核磁共振找水儀器連接。地面核磁共振找水儀系統檢測、標定方法包括:地面核磁共振找水儀系統檢測、標定裝置自檢測，地面核磁共振找水儀關鍵參數標定，地面核磁共振找水儀噪聲壓制能力檢測與標定和地面核磁共振找水儀激發脈衝矩掃描過程檢測，實現了在實驗室內對核磁共振找水儀器的性能指標模擬野外條件下進行測試和對儀器的系統標定，使每一臺核磁共振找水儀器在進行野外工作前進行充分地測試，以保證儀器野外工作的穩定性和可靠性，提高野外工作效率，降低野外工作成本。
[0006]CN103033849A公開了一種「帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀及其野外工作方法」，由計算機配置發射機和各接收機的工作參數，各接收機的工作模式可以在核磁共振測量模式和帶參考核磁共振測量模式之間進行切換，每個接收機均可連接一個接收線圈和一個參考線圈，參考線圈個數的選取可依據當地環境噪聲水平而定，最多可連接8個參考線圈，在使用帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀進行探測時，通過自適應消噪算法對所取得的核磁共振信號數據進行消噪處理，通過多通道測量方式實現對地下水體的二維探測，在有效提高探測的橫向解析度的同時，也提高了核磁共振信號的信噪比，有利於在複雜地貌條件下和噪聲較大環境下對測區進行核磁共振探測。
[0007]以上方法均實現了對核磁共振儀器發射系統的充電功能，但均採用電源向單個儲能電容充電方法，只能等待此儲能電容充電完成後才能進行下一次發射，在實際探測過程中，發射系統整體耗時較長，工作效率有限。
實用新型內容
[0008]本實用新型的目的就是針對上述現有技術的不足，提供一種核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置，通過增添一個儲能電容和一個切換電路以達到兩個電容的交替充放電，縮短每一次疊加的時間，縮短每個脈衝矩的時間，進而縮短核磁共振找水儀在每個測點所需要的工作時間，提高工作效率。
[0009]本實用新型是這樣實現的，一種核磁共振找水儀的快速電源充放電的探測裝置，該裝置通過發射電路進行放電，該發射電路包括PC機1、MCU控制模塊3、DC-DC大功率模塊
5、24V電瓶12、A/D轉化器6、電壓採集模塊7、防反衝保護電路8、切換電路模塊9、第一儲能電容10以及第二儲能電容11，其中PC機I通過串口 2與MCU控制模塊3相連，MCU控制模塊3經過D/A轉換器4與DC-DC大功率模塊5相連，DC-DC大功率模塊5上連接、24V電瓶，由DC-DC大功率模塊5產生高電壓，DC-DC大功率模塊5通過防反衝保護電路8連接到切換電路模塊9，切換電路模塊9的兩輸出端分別連接第一儲能電容10以及第二儲能電容11，電壓採集模塊7採集第一儲能電容10以及第二儲能電容11的電壓，並在輸出端通過A/D轉化器6連接MCU控制模塊3。
[0010]進一步地，切換電路模塊9包括單片機、CPLD、485通訊模塊、第一驅動電路、第二驅動電路、第一切換裝置以及第二切換裝置，其中單片機通過連接485通訊模塊通過串口與PC機連接，單片機連接CPLD，通過CPLD的兩輸出端分別連接第一驅動電路與第二驅動電路，通過第一驅動電路連接第一切換裝置，通過第二驅動電路連接第二切換裝置。
[0011]本實用新型與現有技術相比，有益效果在於:本實用新型依據核磁共振原理，採用兩個儲能電容進行發射的核磁共振的地下水探測，交替連接到H橋路上，相對於以前的單個電容的方法，降低了每次疊加時間，減少了每個脈衝矩的工作時間，有效的縮短了充放電時間，提高了工作效率。為核磁共振測量地下水提供了有利條件，縮短在惡劣環境下的工作時間。減少測量工作所需的人力物力資源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型實施例提供的設備結構示意圖；
[0013]圖2是本實用新型實施例提供的切換電路模塊的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0015]如圖1所示，一種核磁共振找水儀的快速電源充放電的探測裝置，該裝置通過發射電路進行放電，該發射電路包括PC機1、MCU控制模塊3，採用的是型號為STC89C54RD+、DC-DC大功率模塊5、24V電瓶12、防反衝保護電路8、切換電路模塊9、第一儲能電容10以及第二儲能電容11，其中PC機I通過串口 2與MCU控制模塊3相連，MCU控制模塊3經過D/A轉換器4與DC-DC大功率模塊5相連，DC-DC大功率模塊5上連接、24V電瓶，由DC-DC大功率模塊5產生高電壓，DC-DC大功率模塊5通過防反衝保護電路8連接到切換電路模塊9，切換電路模塊9的兩輸出端分別連接第一儲能電容10以及第二儲能電容11，，型號為VSM025A的電壓採集模塊7採集第一儲能電容10以及第二儲能電容11的電壓，並在輸出端通過A/D轉化器6連接MCU控制模塊3，防反衝保護電路8為二極體、限流電阻和限流電感串聯組成。由於DC-DC大功率模塊的最大輸出電壓為400V，最大電流為2A，二極體用於防止在充電結束後，電容能量反充給DC-DC模塊，限流電阻和電感用於限制電流過大。
[0016]如圖2所示，切換電路模塊9包括型號為STC12C5408AD的單片機、型號為EPM1270GT144C5N的CPLD、485通訊模塊、第一驅動電路、第二驅動電路、第一切換裝置以及第二切換裝置，其中單片機通過連接485通訊模塊通過串口與PC機連接，單片機連接CPLD，通過CPLD的兩輸出端分別連接第一驅動電路與第二驅動電路，通過第一驅動電路連接第一切換裝置，通過第二驅動電路連接第二切換裝置。
[0017]本實施例中裝置的工作過程為:
[0018]PC機I通過串口 2將上位機設置的電壓控制字傳輸到MCU控制模塊3，設定初始脈衝矩和充電電壓，MCU控制模塊3與D/A轉換器4相連，經過D/A轉換器4將充電電壓轉換為模擬量，用於設置DC-DC大功率模塊5的充電電壓，經過DC-DC大功率模塊5產生出所設的高電壓，該高電壓經過防反衝保護電路8到切換電路模塊9給第一儲能電容10以及第二儲能電容11充電，選擇第一儲能電容10進行發射，當第一儲能電容10放電發射後，第二儲能電容11進行放電發射，與此同時對第一儲能電容10進行充電，此過程結束後，第一儲能電容10再次進行發射，第二儲能電容11進行充電，以此類推，兩個儲能電容交替進行發射和充電。當一個儲能電容發射完畢，電壓值信號返回到A/D模塊採集，進入充電狀態，另一個進入發射狀態。24V電瓶12是DC-DC大功率模塊5的供電電源，儲能電容的充放電狀態，經過電壓採集模塊7到達A/D模塊6，進而反饋給MCU控制模塊3。
[0019]儲能電容的電壓值信號通過電壓採集轉化模塊返回到MCU控制模塊，MCU控制模塊進行判斷，與設定的電壓值進行比較，判斷該儲能電容進入充電狀態或發射狀態，將狀態信息上傳至PC機，PC機向切換電路模塊發出控制字，切換電路模塊切換相應的驅動電路。PC機I經過串口 2通過485通訊模塊向單片機、CPLD寫進控制字來發出控制信號。第一儲能電容10在進行充電過程完畢後，核磁共振找水儀開始進行發射採集過程，充電就緒返回信號經過A/D轉換器6發送反饋信號到MCU控制模塊，PCl機再通過485通訊模塊向單片機、CPLD切換第二儲能電容11進行充電，充電過程完畢後，MCU控制模塊接收到儲能電容10發射後的採集完成信號，則第二儲能電容11進行發射採集放電過程。如此循環。
[0020]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置，其特徵在於，該裝置包括PC機(I)、MCU控制模塊(3)、D/A轉換器(4), DC-DC大功率模塊(5)、24V電瓶(12)、A/D轉化器(6)、電壓採集模塊(7)、防反衝保護電路⑶、切換電路模塊(9)、第一儲能電容(10)以及第二儲能電容(11)，其中PC機⑴通過串口⑵與MCU控制模塊(3)相連，MCU控制模塊(3)經過D/A轉換器(4)與DC-DC大功率模塊(5)相連，DC-DC大功率模塊(5)上連接24V電瓶，由DC-DC大功率模塊(5)產生高電壓，DC-DC大功率模塊(5)通過防反衝保護電路(8)連接到切換電路模塊(9)，切換電路模塊(9)的兩輸出端分別連接第一儲能電容(10)以及第二儲能電容(11)，電壓採集模塊(7)採集第一儲能電容(10)以及第二儲能電容(11)的電壓，並在輸出端通過A/D轉化器(6)連接MCU控制模塊(3)。
2.按照權利要求1所述的核磁共振找水儀的快速充放電電源裝置，其特徵在於，切換電路模塊(9)包括單片機、CPLD、485通訊模塊、第一驅動電路、第二驅動電路、第一切換裝置以及第二切換裝置，其中單片機通過連接485通訊模塊通過串口與PC機連接，單片機連接CPLD，通過CPLD的兩輸出端分別連接第一驅動電路與第二驅動電路，通過第一驅動電路連接第一切換裝置，通過第二驅動電路連接第二切換裝置。
【文檔編號】H02J7/34GK203951250SQ201420226797
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】段清明, 孫浩, 時軍偉, 張磊, 訾彥勇 申請人:吉林大學