【摘 要】
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频谱激电法是在激电法基础上发展起来的,根据测量所得的视复电阻率的虚实部得到振幅和相位值,从而确定地下异常体的物性特征.传统频谱激电法的频率范围多集中在低频段0.01 Hz～n×102 Hz,该频段只能反映含矿样本的基本金属物性特征,如极化率、导电性等,但不能很好地反映出灰岩、砂岩、黏土层等样本的频谱激电响应,这些样本需要更高的频段；另外目前此方面仪器存在针对性不强、笨重、成本昂贵等缺点,故而研究轻
【机 构】
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中南大学地球科学与信息物理学院,长沙,410083
【出 处】
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中国地球物理学会地球物理技术委员会第九届学术会议——全域地球物理探测与智能感知学术研讨会
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频谱激电法是在激电法基础上发展起来的,根据测量所得的视复电阻率的虚实部得到振幅和相位值,从而确定地下异常体的物性特征.传统频谱激电法的频率范围多集中在低频段0.01 Hz～n×102 Hz,该频段只能反映含矿样本的基本金属物性特征,如极化率、导电性等,但不能很好地反映出灰岩、砂岩、黏土层等样本的频谱激电响应,这些样本需要更高的频段；另外目前此方面仪器存在针对性不强、笨重、成本昂贵等缺点,故而研究轻便易携带的Mhz级宽频带的岩矿石标本频谱激电仪具有十分重大意义.本文提出了一种新的SIP测试仪设计方案,该系统由信号源、采集卡、控制卡、智能手机等构成,如图1所示.信号源包括信号发生、差分转单端、滤波、恒压转换、恒流转换及功率放大等模块,依据DDS信号发生原理,以可写入频率控制字的AD9956为核心,为测量工作提供稳定、可靠的多频率交流电源信号.采集卡负责实现数据采集功能,包括前端电路、FPGA及电源电路等模块,如图2所示.测量时,信号经缓冲器(ADA4530)完成阻抗匹配,继而通过三级单端放大电路对信号进行放大,此放大电路采用芯片ADA4898-2,可实现1、5、25、125倍的放大,然后经单端转差分电路(ADA4898)将单端信号改为差分信号,再经滤波电路对信号进行调理以使ADC实现正常模式下的额定性能,最后经A/D转换电路将模拟信号转换成数字信号,通过数据总线将数据发送到FPGA,A/D转换芯片采用AD7760,选取4.096V的基准电压,主时钟MCLK固定为20MHz.采集前,我们会首先启动自检电路,即FPGA对DAC发送配置命令,使其输出正弦波信号输入到放大电路,完成自检,这里采用AD9837芯片产生波形,与SIL03-1A72-71D的继电器构成自检电路.FPGA采用的是Spartan-6系列的XC6SLX25,负责整个采集工作的命令发送、接收、配置等.控制卡包括NB-IoT模块、蓝牙模块、WIFI模块等,负责核心控制、数据转存,是智能手机与采集卡的中间枢纽.
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