[发明专利]一种自动调谐快速锁定频率的方法

权利要求书

1.一种自动调谐快速锁定频率的方法，其特征在于，质子磁力仪的测量回路包括由探头和多档调谐电容组构成的谐振电路、多级放大电路、ADC采集电路、整形电路、频率测量电路、测幅电路和MCU处理器，所述谐振电路连接多级放大电路的输入端，所述多级放大电路的输出端分别与ADC采集电路、整形电路、测幅电路连接，所述频率测量电路与整形电路连接，所述MCU处理器分别与频率测量电路、ADC采集电路、测幅电路相连接，所述MCU处理器中执行的所述自动调谐快速锁定频率的方法包括如下步骤1-5：

步骤1：探头未极化时，将多档调谐电容组的容值调整为最小，以将调谐电路带宽调整为最大，再通过ADC采集电路对背景信号进行采集，且记录幅值；

步骤2：将探头极化，同样将多档调谐电容组的容值调整为最小，且再次通过ADC采集电路对信号进行采集，区别在于初次为背景信号，此次为包含背景信号与磁场信号采集，且记录幅值。

步骤3：将两次ADC采集电路的采集信号进行相减，以消除背景信号干扰，对相减信号再通过快速FFT运算，得到第一幅值净值，并计算出频谱图；

步骤4：由于多档调谐电容组不同档位容值对应不同谐振频率，将计算出频谱图中幅值最大频率即为有效磁场频率，即为调谐频率，因此根据此调谐频率的值快速设置调谐电容值；

步骤5：设置多档调谐电容组的容值为调谐电容值后，再次极化，最终测量磁场值，且记录幅值，并得到第二幅值净值，第二幅值净值与第一幅值净值相比，如两个幅值净值的变化有明显增加，则此频率值即为当前环境大地磁场值。

2.根据权利要求1所述的自动调谐快速锁定频率的方法，其特征在于，所述探头为特制质子磁场测量探头，所述质子磁场测量探头与多档调谐电容组构成RC谐振电路，所述MCU处理器能调节所述多档调谐电容组的容值和开关信号，以控制质子磁场测量探头进行极化。

3.根据权利要求1所述的自动调谐快速锁定频率的方法，其特征在于，所述多档调谐电容组采用8组并联的电容组，所述多级放大电路使用四级放大。

4.根据权利要求1所述的自动调谐快速锁定频率的方法，其特征在于，所述ADC采集电路使用ADS1271对放大后信号进行采集，所述MCU处理器采用STM32F4系列单片机。

5.根据权利要求1所述的自动调谐快速锁定频率的方法，其特征在于，步骤1具体包括：在每一次测量过程中，首先将多档调谐电容组的容值调整为最小，以将调谐电路带宽调整为最大，然后通过多通道的ADC采集电路采集探头未极化时，经过测幅电路全波整流、积分后的时域波形数据，并进行保存，采集时间为t，将采集的时域波形数据求和后除以采样点数，得到电压幅值V1。

6.根据权利要求5所述的自动调谐快速锁定频率的方法，其特征在于，步骤2具体包括：保持多档调谐电容组的容值不变，将探头极化，再次通过多通道的ADC采集电路采集探头第一次极化后，经过测幅电路全波整流、积分后的时域波形数据，并进行保存，采集时间为t，将采集的时域波形数据求和后除以采样点数，得到电压幅值V2。

7.根据权利要求6所述的自动调谐快速锁定频率的方法，其特征在于，步骤3具体包括：计算极化后的第一幅值净值V1’＝V2-V1，将第一次极化、滤波后的时域波形数据进行FFT运算，计算出第一次极化后的响应信号频谱。

8.根据权利要求1或7所述的自动调谐快速锁定频率的方法，其特征在于，所述步骤4中根据调谐频率快速设置调谐电容值具体包括：

1)通过二分法找出所述频谱图中最大幅值所对应的频率值；

2)通过查表法，在预先存储的“频率-电容值”数据表中找出对应的调谐电容值，并将调谐电容调整至相应档位。