核磁共振找水仪的快速充放电电源装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种核磁共振找水仪的快速充放电电源装置。该装置包括PC机通过串口与MCU控制模块相连，MCU控制模块经过D/A转换器与DC-DC大功率模块相连，DC-DC大功率模块连接24V电瓶，由DC-DC大功率模块产生高电压，DC-DC大功率模块通过防反冲保护电路连接到切换电路模块，切换电路模块的两输出端分别连接第一储能电容以及第二储能电容，电压采集模块采集第一储能电容以及第二储能电容的电压值，并在输出端通过A/D转化器连接MCU控制模块。相对于以前的单个电容，降低了每次叠加时间，减少了每个脉冲矩的工作时间，有效的缩短了充放电时间，提高了工作效率。
【专利说明】核磁共振找水仪的快速充放电电源装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于利用核磁共振对含水体进行检测的地球物理勘探设备领域，尤其涉及一种核磁共振找水仪的快速充放电电源装置。
【背景技术】
[0002]MRS方法与钻探方法相比，它具有成本低，非破坏性和高效率等优点，与其他地球物理方法相比，MRS是一种直接勘查地下水的地球物理勘探方法。但是其对每个测试点的测量时间一般需要一个半小时以上，测试地点对环境的影响，在噪声干扰严重的地区，电磁噪声干扰较强，叠加次数就会随之增加，测量时间可能会更长，这样就会使MRS方法的效率降低，影响了该方法的推广。
[0003]CN200997000公开了一种地面核磁共振找水仪发射装置，该装置能够产生足够大功率的交变电流脉冲，形成交变磁场来激发地下水中的氢核，产生核磁共振现象的地面核磁共振找水仪发射装置。
[0004]CN101285895公开了一种“线电源激发多道接收地面核磁共振方法和系统”，利用发射机通过两个打入地下的发射电极向地下供入拉摩尔频率的交变电流，通过改变电极的距离和电流的大小产生不同的激发磁场；断开激发场，在被激发的氢质子旋进到正常平衡态过程中，用高灵敏探头组接收呈指数衰减规律的信号；将所述的信号通过信号传输线传送给接收机，再将所述接收机接收的信号发送给信号处理与成像系统，进行信号的预处理、去噪、反演和成像等处理。该发明能够提供地下小体积的精细勘察；多道接收工作效率高，探测空间范围大，有利于三维反演成像等特点；线电源激发，施工灵活简单；
[0005]CN101251607公开了一种“地面核磁共振找水仪器的系统检测、标定装置及检测方法”。上位机经通讯总线分别与核磁共振模拟信号发生器、系统自检测单元和核磁共振找水仪器连接。地面核磁共振找水仪系统检测、标定方法包括:地面核磁共振找水仪系统检测、标定装置自检测，地面核磁共振找水仪关键参数标定，地面核磁共振找水仪噪声压制能力检测与标定和地面核磁共振找水仪激发脉冲矩扫描过程检测，实现了在实验室内对核磁共振找水仪器的性能指标模拟野外条件下进行测试和对仪器的系统标定，使每一台核磁共振找水仪器在进行野外工作前进行充分地测试，以保证仪器野外工作的稳定性和可靠性，提高野外工作效率，降低野外工作成本。
[0006]CN103033849A公开了一种“带有参考线圈的多通道核磁共振地下水探测仪及其野外工作方法”，由计算机配置发射机和各接收机的工作参数，各接收机的工作模式可以在核磁共振测量模式和带参考核磁共振测量模式之间进行切换，每个接收机均可连接一个接收线圈和一个参考线圈，参考线圈个数的选取可依据当地环境噪声水平而定，最多可连接8个参考线圈，在使用带有参考线圈的多通道核磁共振地下水探测仪进行探测时，通过自适应消噪算法对所取得的核磁共振信号数据进行消噪处理，通过多通道测量方式实现对地下水体的二维探测，在有效提高探测的横向分辨率的同时，也提高了核磁共振信号的信噪比，有利于在复杂地貌条件下和噪声较大环境下对测区进行核磁共振探测。
[0007]以上方法均实现了对核磁共振仪器发射系统的充电功能，但均采用电源向单个储能电容充电方法，只能等待此储能电容充电完成后才能进行下一次发射，在实际探测过程中，发射系统整体耗时较长，工作效率有限。
实用新型内容
[0008]本实用新型的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种核磁共振找水仪的快速充放电电源装置，通过增添一个储能电容和一个切换电路以达到两个电容的交替充放电，缩短每一次叠加的时间，缩短每个脉冲矩的时间，进而缩短核磁共振找水仪在每个测点所需要的工作时间，提高工作效率。
[0009]本实用新型是这样实现的，一种核磁共振找水仪的快速电源充放电的探测装置，该装置通过发射电路进行放电，该发射电路包括PC机1、MCU控制模块3、DC-DC大功率模块
5、24V电瓶12、A/D转化器6、电压采集模块7、防反冲保护电路8、切换电路模块9、第一储能电容10以及第二储能电容11，其中PC机I通过串口 2与MCU控制模块3相连，MCU控制模块3经过D/A转换器4与DC-DC大功率模块5相连，DC-DC大功率模块5上连接、24V电瓶，由DC-DC大功率模块5产生高电压，DC-DC大功率模块5通过防反冲保护电路8连接到切换电路模块9，切换电路模块9的两输出端分别连接第一储能电容10以及第二储能电容11，电压采集模块7采集第一储能电容10以及第二储能电容11的电压，并在输出端通过A/D转化器6连接MCU控制模块3。
[0010]进一步地，切换电路模块9包括单片机、CPLD、485通讯模块、第一驱动电路、第二驱动电路、第一切换装置以及第二切换装置，其中单片机通过连接485通讯模块通过串口与PC机连接，单片机连接CPLD，通过CPLD的两输出端分别连接第一驱动电路与第二驱动电路，通过第一驱动电路连接第一切换装置，通过第二驱动电路连接第二切换装置。
[0011]本实用新型与现有技术相比，有益效果在于:本实用新型依据核磁共振原理，采用两个储能电容进行发射的核磁共振的地下水探测，交替连接到H桥路上，相对于以前的单个电容的方法，降低了每次叠加时间，减少了每个脉冲矩的工作时间，有效的缩短了充放电时间，提高了工作效率。为核磁共振测量地下水提供了有利条件，缩短在恶劣环境下的工作时间。减少测量工作所需的人力物力资源。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型实施例提供的设备结构示意图；
[0013]图2是本实用新型实施例提供的切换电路模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0015]如图1所示，一种核磁共振找水仪的快速电源充放电的探测装置，该装置通过发射电路进行放电，该发射电路包括PC机1、MCU控制模块3，采用的是型号为STC89C54RD+、DC-DC大功率模块5、24V电瓶12、防反冲保护电路8、切换电路模块9、第一储能电容10以及第二储能电容11，其中PC机I通过串口 2与MCU控制模块3相连，MCU控制模块3经过D/A转换器4与DC-DC大功率模块5相连，DC-DC大功率模块5上连接、24V电瓶，由DC-DC大功率模块5产生高电压，DC-DC大功率模块5通过防反冲保护电路8连接到切换电路模块9，切换电路模块9的两输出端分别连接第一储能电容10以及第二储能电容11，，型号为VSM025A的电压采集模块7采集第一储能电容10以及第二储能电容11的电压，并在输出端通过A/D转化器6连接MCU控制模块3，防反冲保护电路8为二极管、限流电阻和限流电感串联组成。由于DC-DC大功率模块的最大输出电压为400V，最大电流为2A，二极管用于防止在充电结束后，电容能量反充给DC-DC模块，限流电阻和电感用于限制电流过大。
[0016]如图2所示，切换电路模块9包括型号为STC12C5408AD的单片机、型号为EPM1270GT144C5N的CPLD、485通讯模块、第一驱动电路、第二驱动电路、第一切换装置以及第二切换装置，其中单片机通过连接485通讯模块通过串口与PC机连接，单片机连接CPLD，通过CPLD的两输出端分别连接第一驱动电路与第二驱动电路，通过第一驱动电路连接第一切换装置，通过第二驱动电路连接第二切换装置。
[0017]本实施例中装置的工作过程为:
[0018]PC机I通过串口 2将上位机设置的电压控制字传输到MCU控制模块3，设定初始脉冲矩和充电电压，MCU控制模块3与D/A转换器4相连，经过D/A转换器4将充电电压转换为模拟量，用于设置DC-DC大功率模块5的充电电压，经过DC-DC大功率模块5产生出所设的高电压，该高电压经过防反冲保护电路8到切换电路模块9给第一储能电容10以及第二储能电容11充电，选择第一储能电容10进行发射，当第一储能电容10放电发射后，第二储能电容11进行放电发射，与此同时对第一储能电容10进行充电，此过程结束后，第一储能电容10再次进行发射，第二储能电容11进行充电，以此类推，两个储能电容交替进行发射和充电。当一个储能电容发射完毕，电压值信号返回到A/D模块采集，进入充电状态，另一个进入发射状态。24V电瓶12是DC-DC大功率模块5的供电电源，储能电容的充放电状态，经过电压采集模块7到达A/D模块6，进而反馈给MCU控制模块3。
[0019]储能电容的电压值信号通过电压采集转化模块返回到MCU控制模块，MCU控制模块进行判断，与设定的电压值进行比较，判断该储能电容进入充电状态或发射状态，将状态信息上传至PC机，PC机向切换电路模块发出控制字，切换电路模块切换相应的驱动电路。PC机I经过串口 2通过485通讯模块向单片机、CPLD写进控制字来发出控制信号。第一储能电容10在进行充电过程完毕后，核磁共振找水仪开始进行发射采集过程，充电就绪返回信号经过A/D转换器6发送反馈信号到MCU控制模块，PCl机再通过485通讯模块向单片机、CPLD切换第二储能电容11进行充电，充电过程完毕后，MCU控制模块接收到储能电容10发射后的采集完成信号，则第二储能电容11进行发射采集放电过程。如此循环。
[0020]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种核磁共振找水仪的快速充放电电源装置，其特征在于，该装置包括PC机(I)、MCU控制模块(3)、D/A转换器(4), DC-DC大功率模块(5)、24V电瓶(12)、A/D转化器(6)、电压采集模块(7)、防反冲保护电路⑶、切换电路模块(9)、第一储能电容(10)以及第二储能电容(11)，其中PC机⑴通过串口⑵与MCU控制模块(3)相连，MCU控制模块(3)经过D/A转换器(4)与DC-DC大功率模块(5)相连，DC-DC大功率模块(5)上连接24V电瓶，由DC-DC大功率模块(5)产生高电压，DC-DC大功率模块(5)通过防反冲保护电路(8)连接到切换电路模块(9)，切换电路模块(9)的两输出端分别连接第一储能电容(10)以及第二储能电容(11)，电压采集模块(7)采集第一储能电容(10)以及第二储能电容(11)的电压，并在输出端通过A/D转化器(6)连接MCU控制模块(3)。
2.按照权利要求1所述的核磁共振找水仪的快速充放电电源装置，其特征在于，切换电路模块(9)包括单片机、CPLD、485通讯模块、第一驱动电路、第二驱动电路、第一切换装置以及第二切换装置，其中单片机通过连接485通讯模块通过串口与PC机连接，单片机连接CPLD，通过CPLD的两输出端分别连接第一驱动电路与第二驱动电路，通过第一驱动电路连接第一切换装置，通过第二驱动电路连接第二切换装置。
【文档编号】H02J7/34GK203951250SQ201420226797
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】段清明, 孙浩, 时军伟, 张磊, 訾彦勇 申请人:吉林大学