3HAB8101-11/DSQC346E 瞬變信號采集系統(tǒng)由接收線圈、低噪聲模擬信號調(diào)理電路、24位ADC單元、FPGA、USB2.0接口單元等組成。低噪聲模擬信號調(diào)理電路采用雙級程控放大濾波去噪技術(shù)，對接收線圈接收到的電磁信號放大、濾波；FPGA作為整個采集系統(tǒng)的控制邏輯核心，完成采集過程的邏輯控制，獲取采樣數(shù)據(jù);USB2.0接口芯片CY7C68013-A將數(shù)據(jù)高速傳輸至上位機(jī)，上位機(jī)采用LabVIEW作為開發(fā)平臺，完成采樣參數(shù)的設(shè)置控制、數(shù)據(jù)分析和顯示功能，瞬變電磁信號采集系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1 模擬信號調(diào)理單元
瞬變電磁信號中含有天然低頻電磁噪聲、工頻噪聲、風(fēng)動噪聲成分，如果不進(jìn)行處理，噪聲將與有用信號一起輸出，嚴(yán)重影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。模擬信號調(diào)理電路設(shè)計采用雙級程控放大與低通濾波去噪相結(jié)合的方式，去除信號中的噪聲，并使被測電壓范圍和A/D采樣范圍相匹配。
模擬信號調(diào)理單元結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。前置放大器采用低噪聲高輸入阻抗的AD8421，前放與雙級程控放大器之間加入抑制工頻及其諧波干擾的陷波器。為了提高信噪比，雙級程控放大器采用ADI公司的AD8231，AD8231可以通過引腳編程選擇增益，為128，當(dāng)增益G=1時，共模抑制比（CMRR）為80 dB，共模抑制比隨增益提高而增加，可達(dá)110 dB，輸入偏置電壓漂移為50 nV/℃，可以有效改善電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的溫漂性能［2］。瞬變電磁信號放大后，再通過低通濾波器去除頻帶以外的干擾，系統(tǒng)分辨率可達(dá)到0.05 μV。
3HAB8101-11/DSQC346E
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