[发明专利]一种闭环控制近地水源探测装置及探测方法

说明书

本发明属于地球物理探测仪器技术领域，尤其涉及一种闭环控制近地水源探测装置及探测方法，包括H桥路供电模块、H桥路、负载、电流采集模块、FPGA给定信号产生模块和环宽比较电路，H桥路供电模块与H桥路连接，H桥路、负载、电流采集模块、环宽比较电路顺次连接形成闭环控制结构，FPGA给定信号产生模块与环宽比较电路连接，FPGA给定信号产生模块产生的给定信号与电流采集模块产生的反馈信号在环宽比较电路中比较，驱动H桥路的开通与关断，从而驱动负载产生近地水源探测信号。本发明建立在核磁共振原理的基础上，通过闭环的方式控制H桥路的开通与关断、稳定控制信号，有效的降低关断电流，为探测近地水源的实现提供了可靠的支持。

技术领域

本发明属于地球物理探测仪器设备技术领域，尤其涉及一种闭环控制近地水源探测装置及探测方法。

背景技术

随着我国经济社会的飞速发展，我国对淡水资源的需求不断的增加。我国本来就是淡水资源匮乏的国家，尤其是西北部地区，淡水资源缺乏不仅影响人民的日常生活，对工业和经济的发展也造成了巨大的影响。寻找蕴藏的淡水资源成为当务之急。在水资源的探测过程中，对深层地下水的探测已经有非常成熟的方法。这些方法主要包括：高密度电阻率法、激发极化法、瞬变电磁法、和地面核磁共振法。核磁共振探测地下水对于近地水源的探测相关研究却还没能取得相应的进展。近地探测地下水是水源探测领域必须要攻克的难题。

自上世纪六十年代，我国就开始了核磁共振探测地下水技术的研究。经过半个世纪的发展核磁共振找水技术已经日臻完善。核磁共振探测地下水的范围为30M-150M之间，对深层地下水的探测已经能够满足普通民用水井和农牧业用水的需求。由于核磁共振探测地下水装置是应用串联谐振回路由高压方波产生高压正弦波，串联谐振回路的谐振点在实际应用中非常难掌握。在实际测量时，就会产生近地探测盲区，丢失近地探测数据。探测盲区是由发射装置在发射正弦信号时关断电流引起的，为使关断电流尽量减小，需要对核磁共振探测装置进行从新设计来满足近地探测需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种闭环控制近地水源探测装置及探测方法，建立在核磁共振原理的基础上，通过发射一定频率的正弦波，激发使水中氢质子能量跃进的磁场，通过闭环的方式控制H桥路的开通与关断，并通过闭环控制方式稳定控制信号，该方法有效的降低关断电流，为探测近地水源的实现提供了可靠的支持。

本发明是这样实现的，一种闭环控制近地水源探测装置，包括H桥路供电模块、H桥路、负载、电流采集模块、FPGA给定信号产生模块和环宽比较电路，H桥路供电模块与H桥路连接，为H桥路提供稳定电压，H桥路、负载、电流采集模块、环宽比较电路顺次连接形成闭环控制结构，FPGA给定信号产生模块与环宽比较电路连接，FPGA给定信号产生模块产生的给定信号与电流采集模块产生的反馈信号在环宽比较电路中比较，驱动H桥路的开通与关断，从而驱动负载产生近地水源探测信号。

进一步地，所述H桥路供电模块包括MCU、大功率电源、蓄电池、DC-DC转换电路、电压采集器和DA转换电路，MCU与大功率电源连接，控制大功率电源的电压，蓄电池、DC-DC转换电路、大功率电源顺次连接，为大功率电源充电，大功率电源、电压采集器、DA转换电路、MCU顺次连接形成大功率电源的电压闭环控制结构，控制大功率电源的电压稳定在预设范围。

进一步地，环宽比较电路内设置两路信号传递电路，一路为FPGA给定信号产生模块产生的给定信号传递电路，包括顺次连接的DA数据转换模块、低通滤波器、电流信号整合模块和比较器，另一路为电流采集模块产生的反馈信号传递电路，包括顺次连接的DA转换芯片和比较器，两路信号输入比较器后，将比较结果传递给触发器，触发器连接MOSFET驱动器，MOSFET驱动器驱动H桥路的开通与关断，从而驱动负载产生近地水源探测信号。

进一步地，所述电流采集模块同时将采集的电流信号信息通过信号线传递给MCU，MCU再把反馈的电流信号实时传递给FPGA给定信号产生模块，构成闭环控制。