[发明专利]一种长周期地电信号采集系统及测量方法

权利要求书

1.一种长周期地电信号采集系统，其特征在于：包括：

不极化电极传感器，通过屏蔽电缆将地电差分信号输入；

阻抗匹配与抗射频干扰电路，接受所述不极化电极传感器输入的信号，降低由于信号传输线路较长带来的射频干扰误差；

差分信号转单端信号电路，将经过所述阻抗匹配与抗射频干扰电路处理的地电差分信号转换成单端信号；

巴特沃斯低通滤波电路，将所述单端信号进行低通滤波处理；

2.5V基准电压源，输出2.5V基准电压与所述经过低通滤波处理的单端信号构成伪差分对信号；

A/D驱动电路，接收伪差分对信号并输出至A/D转换电路转换成二进制数字信号；

微控制器，将二进制数字信号转换为带符号浮点型数字信号并通过串口通信隔离电路输出；

上位机，接收微控制器的输出信号，在所述上位机运行软件LabVIEW显示当前数据采集状态；

设定阻抗匹配与抗射频干扰电路的差分带宽和共模带宽，抗射频干扰滤波的-3dB差分带宽计算公式如式(1)所示，共模带宽计算公式如式(2)所示：

其中，BW_DIFF：差分带宽；BW_CM：共模带宽；R：电阻R1和电阻R2之和，R1＝R2；C1：决定共模带宽的电容；C2：决定差分带宽的电容。

2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述2.5V基准电压源统一为装置所在大地基准点、差分信号转单端信号电路、巴特沃斯低通滤波电路、A/D驱动电路和A/D转换电路提供2.5V基准电压。

3.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，地电差分信号经过阻抗匹配与抗射频干扰电路后分别输入差分信号转单端信号电路的同相输入端V_INP和反相输入端V_INN，根据差分信号转单端信号电路输入电阻R₃和反馈电阻R₄设定差模增益为4，并将差分地电信号转换成单端信号，参考端V_ref接2.5V基准电压源。

4.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，巴特沃斯低通滤波器为由运算放大器组成的两个四阶巴特沃斯低通滤波器，运算放大器的同相端参考电平接2.5V基准电压。

5.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，单端信号经巴特沃斯低通滤波器输出进入A/D驱动电路，包括一电阻R₇和一电容C₆，根据后端A/D转换电路选择电阻R₇和电容C₆，电容C₆一端与电阻R₇连接后，另一端接2.5V基准电压源。

6.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，单端信号经A/D驱动电路后接入A/D转换电路伪差分同相端，伪差分反相端接2.5V基准电压源。

7.按照权利要求1或6所述的系统，其特征在于，所述A/D转换电路为多路，每路A/D转换电路中A/D同步端分别接入二输入或门逻辑器件OR1和二输入或门逻辑器件OR2输入端，输出端二输入或门逻辑器件OR3输入端，当A/D转换数据都准备就绪时，二输入或门逻辑器件OR3输出端输出下降沿给微控制器。

8.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，2.5V基准电压源接入2.5V输出隔离电路输入端K1端，2.5V输出隔离电路输出端与匹配电阻R₈连接，经电容型的静噪滤波器NFE61PT472C1H9L后K2端接铁棒就近插入装置所在大地，为东西向或南北向不极化电极提供2.5V电压参考和地电压偏置。

9.一种长周期地电信号测量方法，其特征在于：其方法包括如下的步骤：

采集地电差分信号，通过屏蔽电缆将地电差分信号输入；

通过阻抗匹配与抗射频干扰降低由于信号传输线路较长带来的射频干扰误差；

将地电差分信号转换成单端信号；

将所述单端信号进行低通滤波处理；

输出2.5V基准电压与所述单端信号构成伪差分对信号；

接收伪差分对信号并输出转换成二进制数字信号；

将二进制数字信号转换为带符号浮点型数字信号并通过串口通信隔离后输出；

运行软件LabVIEW显示当前数据采集状态。