专利摘要
本实用新型公开了一种压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，包括矩形波信号源、给大地供电的输出回路和多个发送通道，每个发送通道均包括依次串接的隔离驱动电路、低通滤波电路、功率放大电路，矩形波信号源产生矩形波或复合矩形波，矩形波信号源的信号输出端与每个发送通道的隔离驱动电路的输入端相连，所有发送通道的功率放大电路的输出端连接输出回路为大地供电。本实用新型采用RC低通滤波电路直接降低矩形波的边沿变化率后进行高保真功率放大，再对大地供电，从而显著降低电法勘探信号发送回路产生的电磁耦合干扰，改善接收信号的信噪比和接收数据质量，本实用新型在频率域激电法应用中，压制电磁耦合干扰对激电信号测量影响的效果尤佳。
权利要求
1.一种压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，其特征在于：包括矩形波信号源、给大地供电的输出回路和多个发送通道，每个发送通道均包括依次串接的隔离驱动电路、低通滤波电路、功率放大电路，矩形波信号源产生矩形波或复合矩形波，矩形波信号源的信号输出端与每个发送通道的隔离驱动电路的输入端相连，所有发送通道的功率放大电路的输出端连接输出回路为大地供电。
2.根据权利要求1所述的压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，其特征在于：所述隔离驱动电路包括第一电阻、第二电阻、光耦、第一场效应管、第二场效应管，所述第一电阻的一端作为隔离驱动电路的输入端并连接矩形波信号源的输出端，第一电阻的另一端连接光耦的第1引脚，光耦的第2引脚接地，光耦的第4引脚分别与第二电阻的一端、第一场效应管的栅极、第二场效应管的栅极相连，第二电阻的另一端、第一场效应管的源极与参考电源VCC相连，光耦的第3引脚、第二场效应管的源极均与该通道的参考负电源VEE相连，第一场效应管的漏极与第二场效应管的漏极相连并作为隔离驱动电路的输出端。
3.根据权利要求2所述的压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，其特征在于：所述第一场效应管为P沟道增强型场效应管，第二场效应管为N沟道增强型场效应管。
4.根据权利要求2所述的压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，其特征在于：所述低通滤波电路包括电容、第一开关，所述第一开关的一端作为低通滤波电路的输入端并连接隔离驱动电路的输出端，第一开关的另一端与电容一端连接在一起并作为低通滤波电路的输出端，电容另一端接地，所述第一开关两端并接若干个支路，每个支路均包括串联的一个电阻和一个开关。
5.根据权利要求4所述的压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，其特征在于：每个发送通道的低通滤波电路的时间常数相同，时间常数设定在0~40mS之间。
6.根据权利要求1所述的压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，其特征在于：所述矩形波信号源采用单片机、可编程逻辑器件CPLD、现场可编程门阵列器件FPGA、数字信号处理器DSP、直接数字式频率合成器DDS、时序逻辑电路中的一种。
7.根据权利要求1所述的压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，其特征在于：所有发送通道的功率放大电路的输出端单独，或多个功率放大电路串联连接输出回路为大地供电。
说明书
技术领域
本实用新型涉及电法勘探技术领域，特别涉及一种压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置。
背景技术
在人工源电法勘探领域，普遍存在着电磁耦合干扰的问题，尤其在频率域激电法应用中电磁耦合干扰的问题突出。
频率域激电法的常用频率范围0.01Hz~10Hz，为矿产资源普查与勘探常用的方法之一，频率域激电法以其装置轻便、抗干扰能力强，以及操作简便、无需地形改正等优点，应用广泛。电磁耦合干扰由发送机输出回路与接收机输入回路之间的感性耦合和容性耦合两种因素引起，其强弱主要由感性耦合决定，受干扰的程度随地下电阻率的降低、频率的升高、极距的加大而增强，直接影响激电幅频率测量值，是频率域激电法应用中客观存在的一种很强的干扰因素。
为了校正电磁耦合干扰，国内外学者主要采用数据处理的方法对电磁耦合干扰的影响予以校正，这在电磁耦合较弱时尚有较好的校正效果，当电磁耦合干扰增强时，校正效果普遍较差，难以满足野外复杂的地质条件下的勘探需要。在硬件直接去耦方面，专利“一种频率域电法仪GPS精密同步斩波去耦器”，ZL200710035797.9，发明了针对观测系统接收信号的同步斩波消除电磁耦合干扰的方法，去耦效果良好，但是存在斩波引入测量误差的问题以及需要发送机与接收机严格同步的使用条件。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单的压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置。
本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，包括矩形波信号源、给大地供电的输出回路和多个发送通道，每个发送通道均包括依次串接的隔离驱动电路、低通滤波电路、功率放大电路，矩形波信号源产生矩形波或复合矩形波，矩形波信号源的信号输出端与每个发送通道的隔离驱动电路的输入端相连，所有发送通道的功率放大电路的输出端连接输出回路为大地供电。
上述压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，所述隔离驱动电路包括第一电阻、第二电阻、光耦、第一场效应管、第二场效应管，所述第一电阻的一端作为隔离驱动电路的输入端并连接矩形波信号源的输出端，第一电阻的另一端连接逛光耦的第1引脚，光耦的第2引脚接地，光耦的第4引脚分别与第二电阻的一端、第一场效应管的栅极、第二场效应管的栅极相连，第二电阻的另一端、第一场效应管的源极与参考电源VCC相连，光耦的第3引脚、第二场效应管的源极均与该通道的参考负电源VEE相连，第一场效应管的漏极与第二场效应管的漏极相连并作为隔离驱动电路的输出端。
上述压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，所述第一场效应管为P沟道增强型场效应管，第二场效应管为N沟道增强型场效应管。
上述压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，所述低通滤波电路包括电容、第一开关，所述第一开关的一端作为低通滤波电路的输入端并连接隔离驱动电路的输出端，第一开关的另一端与电容一端连接在一起并作为低通滤波电路的输出端，电容另一端接地，所述第一开关两端并接若干个支路，每个支路均包括串联的一个电阻和一个开关。
上述压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，每个发送通道的低通滤波电路的时间常数相同，时间常数设定在0~40mS之间。
上述压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，所述矩形波信号源采用单片机、可编程逻辑器件CPLD、现场可编程门阵列器件FPGA、数字信号处理器DSP、直接数字式频率合成器DDS、时序逻辑电路中的一种。
上述压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，所有发送通道的功率放大电路的输出端单独，或多个功率放大电路串联连接输出回路为大地供电。
本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型的电法勘探信号发送装置中包括低通滤波电路，能够通过改变低通滤波电路中支路开关的通断来改变接入的支路数量，从而改变低通滤波电路的时间常数，进而调节输出波形的边沿变化率，压制发送回路输出波形中的高次分量，显著降低发送回路电流对接收机输入回路的感应耦合干扰，抑制电磁耦合干扰对接收机接测量数据的影响。
2、本实用新型发送机输出波形的边沿变化率可以根据野外工作需要，通过切换低通滤波电路的时间常数来设定，且发送机输出波形受接地条件影响小，操作简便。
3、本实用新型的电法勘探信号发送装置在需要较高输出电压时，任意多个发送通道的输出端可以级联（串联）输出，提供更高的输出电压。
4、本实用新型采用RC低通滤波电路直接降低矩形波的边沿变化率后进行高保真功率放大，再对大地供电，从而显著降低电法勘探信号发送回路产生的电磁耦合干扰，改善接收信号的信噪比和接收数据质量；本实用新型适合在电法勘探信号发送中使用，尤其适合频率域激电信号发送方案中用来压制电磁耦合干扰对激电信号测量的影响。
附图说明
图1为本实用新型的电法勘探信号发送装置的结构框图。
图2为图1中隔离驱动电路的电路原理图。
图3为图1中低通滤波电路的电路原理图。
图4为本实用新型的矩形波上升沿波形仿真图。
图5为本实用新型的矩形波下降沿波形仿真图。
图6为本实用新型发送方波时经过隔离驱动电路和低通滤波电路后的输出波形示意图。
图7为本实用新型发送组合矩形波时经过隔离驱动电路和低通滤波电路后的输出波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，一种压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置，包括矩形波信号源、给大地供电的输出回路和多个发送通道，每个发送通道均包括依次串接的隔离驱动电路、低通滤波电路、功率放大电路，第一发送通道包括隔离驱动电路1、低通滤波电路1、功率放大电路1，第二发送通道包括隔离驱动电路2、低通滤波电路2、功率放大电路2，第三发送通道包括隔离驱动电路3、低通滤波电路3、功率放大电路3，...，第n发送通道包括隔离驱动电路n、低通滤波电路n、功率放大电路n，矩形波信号源产生矩形波或复合矩形波，矩形波信号源的信号输出端与每个发送通道的隔离驱动电路的输入端相连，所有发送通道的功率放大电路的输出端可单独或级联（串联）连接输出回路为大地供电。
所述矩形波信号源通常采用单片机产生矩形波或复合矩形波信号，也可以采用复杂可编程逻辑器件CPLD、现场可编程门阵列器件FPGA、数字信号处理器DSP、直接数字式频率合成器DDS、搭建时序逻辑电路产生。
隔离驱动电路可以是光耦隔离、光纤隔离、隔离驱动芯片、隔离驱动模块中的一种来实现隔离驱动功能。如图2所示，所述隔离驱动电路包括第一电阻R01、第二电阻R02、光耦U1、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2，所述第一场效应管Q1为P沟道增强型场效应管，第二场效应管Q2为N沟道增强型场效应管。所述第一电阻R01的一端作为隔离驱动电路的输入端IN并连接矩形波信号源的输出端，第一电阻R01的另一端连接逛光耦U1的第1引脚，光耦U1的第2引脚接地，光耦U1的第4引脚分别与第二电阻R02的一端、第一场效应管Q1的栅极、第二场效应管Q2的栅极相连，第二电阻R02的另一端、第一场效应管Q1的源极与参考电源VCC相连，光耦U1的第3引脚、第二场效应管Q2的源极均与该通道的参考负电源VEE相连，第一场效应管Q1的漏极与第二场效应管Q2的漏极相连并作为隔离驱动电路的输出端。
图2中，矩形波信号源产生的矩形波或复合矩形波由光耦U1的第1引脚输入，第4引脚输出，矩形波信号源输出高电平时，光耦U1内部的发光二极管发光、光敏三极管饱和导通，光耦U1的第4引脚输出低电平，Q1导通、Q2截止，LPin端输出高电平（VCC）；矩形波信号源输出低电平时，光耦U1内部的发光二极管发光、光敏三极管截止，光耦U1的第4引脚输出高电平，Q1截止、Q2导通，LPin端输出低电平（VEE）。隔离驱动电路完成矩形波信号源与光耦U1后级电路的电隔离，并将矩形波信号钳制在VEE~VCC范围内（高电平VCC，低电平VEE，VCC、VEE分别为数值相等的高精度正电源和负电源）。
低通滤波电路为时间常数固定或多档可选或可调节的RC低通滤波电路；如图3所示，所述低通滤波电路包括电容C、与电容串联的可任意切换的电阻，电阻与电容构成RC低通滤波电路，低通滤波后的信号由电容C的上端，即LPout端输出。其中，隔离驱动电路的输出端与低通滤波电路的LPin端相连接，LPin端与开关S0左端、电阻R1左端、电阻R2左端、…、电阻Rn左端相连接，电阻R1的右端与开关S1左端相连接，电阻R2的右端与开关S2左端相连接，…、电阻Rn的右端与开关Sn左端相连接，电容C的上端分别与开关S0右端、开关S1右端、开关S2右端、…、开关Sn右端相连接，电容C的下端与电源地相连接，低通滤波后的信号由电容的上端即LPout端输出到功率放大电路的输入端。
在频率域激电法的应用中，矩形波信号的频率通常在0.01Hz~10Hz之间，时间常数设定在0~40mS之间，时间常数可调或多档时间常数可切换，每个发送通道的低通滤波电路的时间常数相同。
所述功率放大电路采用高保真数字功放电路，即为模拟功率放大电路或数字功率放大电路，电源转换效率高且轻便可靠；功放增益设计为多档可选或设计为固定增益，以保证增益精度和输出电平的稳定性。所有发送通道的功率放大电路的输出端可以单独为大地提供电流；也可以级联（串联）连接输出回路为大地供电，以提供更高的输出电压；或者在接地电阻很低的地区采用输出端并联的方法用于提供更大的输出电流。
一种压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送方法，包括以下步骤：
步骤一：矩形波信号源产生矩形波或复合矩形波信号并送入各发送通道；
步骤二：各发送通道中，隔离驱动电路对矩形波信号源产生的矩形波或复合矩形波信号进行电隔离后输出；
步骤三：低通滤波电路对隔离驱动电路输出的信号进行滤波后输出，通过改变低通滤波电路中支路开关的通断来改变接入的支路数量，从而改变低通滤波电路的时间常数；
步骤四：功率放大电路对低通滤波电路输出的信号进行放大后输出；
步骤五：各发送通道中的功率放大电路输出的信号经输出回路后单独或串联后对大地供电。
发送机输出信号取样后作为校准信号送接收机校准，校准后的接收机即可进行实际测量；切换发送端的低通滤波时间常数后，接收机需要与发送机联机进行校准，然后进行实际测量；亦可预先针对发送波形的各个低通滤波时间常数逐一联机校准接收机，在施工中约定发送装置的低通滤波时间常数及其对应的接收机校准档位保持一致，即可进行实际测量。
参见图4和图5，本实用新型的矩形波边沿低通滤波仿真图，切换低通滤波时间常数，即可改变矩形波边沿变化率，经功放后输出为大地供电，即可大幅降低电法勘探信号发送端引起的电磁耦合干扰。
参见图6-图7，图6-图7为本实用新型发送方波或组合矩形波时的信号发送装置部分测试点波形示意图。其中，图6为发送方波时的波形，图6中波形
一种压制电磁耦合干扰的电法勘探信号发送装置专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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