[发明专利]自动扫频式电感测量仪及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于地球物理探测的电感测试仪，尤其是能在复杂环境干扰下通过扫频测量的方式测量出线圈的精确电感值，从而为核磁共振地下水探测仪提供准确参数值。

背景技术

核磁共振地下水探测仪是一种不破坏大地的地球物理探测仪器，这种探测仪器与方法与传统的地球物理勘探方法相比具有灵敏度高、分辨率高、快速经济、反演解释信息量丰富等优点，不打钻就能探测地下水层的深度、含水量和含水层的孔隙度等水文地质信息。

CN102621397A公开了“一种电感测量仪”,包含信号输入接口、电容接口、电感接口和电压表,还配套使用的电容器、待测电感器和信号发生器。上述发明利用LC谐振电路测电感结构简单，实验操作简便,仪器成本低，但是抗干扰能力不强，测量精度不高。

CN203069677U公开了“一种数字式电感测量仪”,包括用于连接被测电感将电感的电感值转换为相对应的频率值且将频率值以正弦波的形式输出的振荡电路、接收所述振荡电路发出的频率值的正弦波并将该正弦波整形成矩形波的施密特触发器、接收施密特触发器发出的矩形波并对矩形波进行分频的分频器、接收所述分频器传送的分频后的矩形波并对矩形波进行处理获得电感值的单片机和接收单片机发送的电感值并对该电感值进行显示的显示电路；所述振荡电路、施密特触发器、分频器、单片机和显示电路依次连接。上述实用新型的数字式电感测量仪,具有结构简单，但测量效率低，而且不具有抗干扰特性。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术的缺点，提供一种抗干扰，测量精确的自动扫频式电感测量仪；

本发明的另一目的是提供一种扫频式电感测量方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种自动扫频式电感测试仪，包括线圈、上位机、通讯控制器、发射模块、配谐电容、电流传感器、放大器、以及发射电流采集模块，其中，上位机通过通讯控制器与发射模块以及发射电流采集模块连接，发射模块通过配谐电容与线圈连接；线圈还依次通过电流传感器以及放大器与发射电流采集模块连接；线圈通过一转换开关实现与配谐电容以及电流传感器之间的切换，分别实现发射电流激发信号以及接受核磁共振信号；发射模块上连接高压瞬变电源，为发射模块提供高压瞬变电能。

进一步地，发射模块是由发射控制MCU经时序控制电路、驱动电路和H桥路与能量吸收模块连接构成，其中H桥路中的储能电容与高压瞬变电源连接，能量吸收模块由两个方向相反的二极管并联后串联在发射回路中。

进一步地，所述配谐电容为多个电容设置在配谐电容箱，电容之间的串并联形式通过在配谐电容箱操作完成。

一种自动扫频式电感测量仪的测量方法，其特征在于包括以下步骤：

a、根据地形铺设方形或者圆形测量线圈；

b、由当地的地磁场值，通过上位机预置的地磁场—拉摩尔频率转换公式，计算出与地磁场值相对应的拉摩尔频率；

c、采用常规技术估算线圈的电感值，根据拉摩尔频率和线圈的电感特性，计算出需要匹配的配谐电容值的大小，并修正配谐电容中的电容值；

d、通过上位机中阈值的扫频软件设置电容、电感参数值以及采集回来的发射电流数据的保存路径，给仪器上电，设置加载放大器；

e、以拉莫尔频率为中间值上下浮动50Hz作为发射频率区间，发射频率间隔f取值10Hz或5Hz，扫频次数N=(F_h-F_l)/f+1，其中F_h是发射频率区间内的最高频率，F_l是频率区间的最低频率；

f、设置发射的脉冲矩，脉冲矩是发射电流和发射时间的乘积，脉冲矩选用400A*ms，发射时间40ms；将脉冲矩参数通过通讯控制器发送至发射控制MCU；

g、上位机根据所设发射频率区间自动改变发射频率，发射控制MCU接受上位机的指令并控制发射模块，在发射频率区间不断发射电流数据，每发射一次后电流传感器把线圈内的电流信号经放大器放大后传递给发射电流采集模块，发射电流采集模块把电流值经通讯线返回到上位机内；

h、采集的电流数据在上位机界面上形成频率幅值图，纵坐标为采集的电流，横坐标为频率，由顶点电流最大值对应的横坐标的频率值和配谐电容值，根据LC振荡电路的电感计算公式L=1/（4π²CF），其中L是待测电感值，C是配谐电容值，F是激发频率，算出线圈电感的精确值，完成了对电感的精确测量。