[发明专利]一种自动调谐快速锁定频率的方法

说明书

本发明公开了一种自动调谐快速锁定频率的方法，该方法采用全新的自动调谐方式，并对硬件进行了适应性的改进，在不借助全球磁场强度图，在环境干扰较大区域，通过采集背景磁场信号与实际磁场信号的对比，经过FFT运算，提取最大有效频率幅值，匹配谐振频率，可达到快速、强抗干扰能力、高可靠性、全自动的以最大谐振幅度获取当前区域磁场的目的。

技术领域

本发明涉及地质微弱磁场测量技术领域，尤其涉及一种自动调谐快速锁定频率的方法。

背景技术

质子磁力仪为测量大地磁场的一种仪器，磁探头中的质子通过拉莫尔旋进将磁场信号转换为频率信号，测量时为测量频率值。大地磁场信号非常弱小，因此在测量电路中，需引入多档电容组成RC调谐电路对磁场频率信号幅值进行谐振放大，以利于后续电路能最大信噪比采集可靠磁场频率值。谐振电路具备共振频率，如输入频率与共振频率相同，即可共振，且对输输入信号幅值以一定倍数的关系增强输出，而如输入频率与共振频率不相同，输入信号不但不会增强，反而会极大衰减。在实际测量中需将有效频率信号进行谐振放大，同时又需将无效频率信号进行衰减，因此谐振频率尤为重要，但在实际初始测量中，对不同地域不同地质环境所产生的大地磁场均具有差异性，因此需针对当前磁场值对调谐电路中的电容进行调整，以匹配谐振频率。

传统的调谐方式有两种，一种为手动调谐，即根据查看全球磁场强度图，查看对应区域磁场值，在仪器中手动输入磁场值，匹配对应谐振频率。另一种为自动调谐，即将多档调谐电路进行逐档匹配，再通过测幅检测信号强度，判断最佳调谐频率，此方法的优点在于自动调谐，可减少对测量人员的要求，在环境干扰较小情况下，能比较准确匹配调谐频率。第一种方式虽然在一定条件下可有效匹配谐振频率，但由于全球磁场强度图中区域过大，位置磁场精细程度低，因此需有大量经验专业测量人员才能有效匹配谐振频率，且对于磁场变化较大测量地域需进行多次人工谐振频率调整，影响测量效率与测量精度。

第二种方式在调谐档位较多时，如需进行逐档匹配，需大量的匹配时间，特别是在磁场变化较大的测量环境中，需进行多次匹配，因此耗费大量时间进行匹配，且在环境干扰频率幅值较大时，可能匹配出错，从而测量无效磁场值。

例如专利申请“CN201910578198-提高质子旋进类传感器调谐精度和信噪比的系统及方法”中就公开了一种调谐快速锁定频率的，其使用PCA算法与SVD算法相结合的方式对质子旋进类传感器输出的感应FID信号分别进行主成分分析和奇异值分解处理，可以进一步抑制未知噪声，提高FID信号信噪比；采用三次调谐的方式得到最终调谐中心频率，然而，其系统的测量计算回路中需要设置迟滞比较回路和窄带滤波电路，图3所示的测量方法计算复杂，对处理器的运算能力和建模的精度要较求高，计算量也大，对测量的精度和效率提高有一定限制。

因此，急需设计一种频率测算方法，以克服传统的自动调谐时间长，锁定偏差较大，未能有效剔除干扰频率的缺陷，并能降低计算的复杂度和时长。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于此，针对现有技术的不足，本发明提供一种自动调谐快速锁定频率的方法，通过采用全新的自动调谐方式，在不借助全球磁场强度图，在环境干扰较大区域，通过采集背景磁场信号与实际磁场信号的对比，经过FFT运算，提取最大有效频率幅值，匹配谐振频率，达到了快速、强抗干扰能力、高可靠性、全自动的以最大谐振幅度获取当前区域磁场的目的。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明采用的主要技术方案包括：