[实用新型]基于感应式磁传感器的地震电磁扰动观测系统

摘要

本实用新型公开了基于感应式磁传感器的地震电磁扰动观测系统。宽频带的感应式磁传感器多用于物探等领域，难以直接应用于地震电磁扰动的观测。本实用新型包括数据采集模块和感应式磁传感器；数据采集模块的核心采用NI数据采集平台；感应式磁传感器包括磁线圈模块和电路模块；磁线圈模块将地震电磁扰动信号转化成电压信号，然后经过电路模块进行前置放大、滤波处理以及后级放大后经NI数据采集平台传输至计算机。本实用新型根据地震电磁扰动信号的频带特点，设计感应式磁传感器的磁线圈模块和电路模块，将地震电磁扰动信号转化成电压信号，通过NI数据采集平台采集和处理数据，获得低噪声、高灵敏度的信号输出，适合地震电磁扰动的观测。

主权项

1.基于感应式磁传感器的地震电磁扰动观测系统，包括数据采集模块和感应式磁传感器，其特征在于：所述的数据采集模块的核心采用NI数据采集平台，NI数据采集平台选用单槽NI CompactDAQ USB机箱cDAQ‑9171以及连接在该机箱上的NI9239模块；所述的感应式磁传感器包括磁线圈模块和电路模块；磁线圈模块将地震电磁扰动信号转化成电压信号，然后经过电路模块进行前置放大、滤波处理以及后级放大后经NI9239模块传给单槽NI CompactDAQ USB机箱cDAQ‑9171，再传输至计算机；所述的磁线圈模块包括磁芯、骨架、感应线圈和外壳；磁芯两端均通过支撑座固定在外壳上，骨架同轴套置在磁芯外；所述的磁芯由多片薄片依次叠放而成；所述的骨架包括一体成型的多个绕线筒和连接筒，绕线筒和连接筒的中心孔均为方孔，相邻绕线筒通过连接筒连接；绕线筒两端均设有轴肩；每个绕线筒上均缠绕感应线圈，所有感应线圈串联后引出输出端；外壳内位于每个感应线圈周围填充非磁性材料；所述的电路模块包括前置放大电路单元、滤波电路单元和后级放大电路单元；所述的前置放大电路单元包括第一运放芯片U1，第一运放芯片U1的型号为OP07CN；感应线圈的输出端信号线接插座P1的管脚1和管脚2，且感应线圈的输出端屏蔽层通过插座P1的管脚3接地；插座P1的管脚1连接至第一运放芯片U1的管脚2；第一运放芯片U1的管脚2接第一电阻R1及第五电容C5的一端，第一电阻R1及第五电容C5的另一端接第一运放芯片U1的管脚6；插座P1的管脚2连接第一运放芯片U1的管脚3及第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接供电脚J3；插座P1的管脚3接地；第一运放芯片U1的管脚4通过第三电阻R3连接供电脚J2；第一运放芯片U1的管脚4接第二电容C2及第四电容C4的一端，第二电容C2及第四电容C4的另一端连接供电脚J3；第一运放芯片U1的管脚7通过第三电阻R4连接供电脚J1；第一运放芯片U1的管脚7接第一电容C1及第三电容C3的一端，第一电容C1及第三电容C3的另一端连接供电脚J3；第一运放芯片U1的管脚6为前置放大电路单元的输出端Vo1；第一运放芯片U1的管脚1、5和8悬空；所述的滤波电路单元包括第一级滤波电路、第二级滤波电路和第三级滤波电路；所述的第一级滤波电路包括第二运放芯片U2，第二运放芯片U2的型号为ADOP27GN；前置放大电路单元的输出端Vo1通过第五电阻R5和第六电阻R6串联至第二运放芯片U2的管脚3；第二运放芯片U2的管脚3通过第六电容C6连接至供电脚J3；第五电阻R5和第六电阻R6的连接端接第七电容C7及第八电容C8的一端，第七电容C7及第八电容C8的另一端接第二运放芯片U2的管脚6；第二运放芯片U2的管脚2连接第二运放芯片U2的管脚6；第二运放芯片U2的管脚4通过第七电阻R7连接至供电脚J2；第二运放芯片U2的管脚4通过第九电容C9连接至供电脚J3；第二运放芯片U2的管脚7通过第八电阻R8连接至供电脚J1；第二运放芯片U2的管脚7通过第十电容C10连接至供电脚J3；第二运放芯片U2的管脚1、5和8均悬空；所述的第二级滤波电路包括第三运放芯片U3，第三运放芯片U3的型号为ADOP27GN；第一级滤波电路的第二运放芯片U2的管脚6作为输入端，并通过第九电阻R9和第十电阻R10串联至第三运放芯片U3的管脚3；第三运放芯片U3的管脚3通过第十四电容C14连接至供电脚J3；第九电阻R9和第十电阻R10的连接端接第十一电容C11及第十二电容C12的一端，第十一电容C11及第十二电容C12的另一端连接第三运放芯片U3的管脚6；第三运放芯片U3的管脚2连接第三运放芯片U3的管脚6；第三运放芯片U3的管脚4通过第十一电阻R11连接供电脚J2；第三运放芯片U3的管脚4通过第十三电容C13连接供电脚J3；第三运放芯片U3的管脚7通过第十二电阻R12连接供电脚J1；第三运放芯片U3的管脚7通过第十五电容C15连接至供电脚J3；第三运放芯片U3的管脚1、5和8均悬空；所述的第三级滤波电路包括第四运放芯片U4，第四运放芯片U4的型号为ADOP27GN；第二级滤波电路的第三运放芯片U3的管脚6作为输入端，并通过第十三电阻R13和第十四电阻R14串联至第四运放芯片U4的管脚3；第四运放芯片U4的管脚3通过第二十电容C20连接供电脚J3；第十三电阻R13和第十四电阻R14的连接端接第十六电容C16、第十七电容C17及第十八电容C18的一端，第十六电容C16、第十七电容C17及第十八电容C18的另一端接第四运放芯片U4的管脚6；第四运放芯片U4的管脚2连接第四运放芯片U4的管脚6；第四运放芯片U4的管脚4通过第十五电阻R15连接供电脚J2；第四运放芯片U4的管脚4通过第十九电容C19连接供电脚J3；第四运放芯片U4的管脚7通过第十六电阻R16连接供电脚J1；第四运放芯片U4的管脚7通过第二十一电容C21连接供电脚J3；第四运放芯片U4的管脚1、5和8均悬空；前置放大电路单元的输出端Vo1接三芯跳线器P2的管脚2，三芯跳线器P2的管脚1接三芯跳线器P3的管脚1并作为滤波电路单元的输出端Vo2，三芯跳线器P2和三芯跳线器P3的管脚3均悬空；三芯跳线器P3的管脚2接第四运放芯片U4的管脚6；所述的后级放大电路单元包括第五运放芯片U5，第五运放芯片U5的型号为ADOP27GN；滤波电路单元的输出端Vo2接插座P4、插座P5和插座P6的管脚2，插座P4的管脚1接第十七电阻R17的一端，插座P5的管脚1接第十八电阻R18的一端，插座P6的管脚1接第十九电阻R19的一端；第十七电阻R17、第十八电阻R18及第十九电阻R19的另一端接第五运放芯片U5的管脚2；第五运放芯片U5的管脚2接第二十二电阻R22及第二十六电容C26的一端，第二十二电阻R22及第二十六电容C26的另一端接第五运放芯片U5的管脚6；第五运放芯片U5的管脚3连接供电脚J3；第五运放芯片U5的管脚7通过第二十电阻R20连接供电脚J1；第五运放芯片U5的管脚7通过第二十二电容C22和第二十三电容C23并联回路连接供电脚J3；第五运放芯片U5的管脚4通过第二十一电阻R21连接供电脚J2；第五运放芯片U5的管脚4通过第二十四电容C24和第二十五电容C25并联回路连接供电脚J3；第五运放芯片U5的管脚6通过第二十七电容C27和第二十三电阻R23串联至插座P7的管脚1；插座P7的管脚1作为后级放大电路单元的输出端，并输出信号给NI9239模块；插座P7的管脚2接地；第二十七电容C27采用电解电容，且第二十七电容C27的正极接第五运放芯片U5的管脚6；第五运放芯片U5的管脚1、5和8均悬空；所述电路模块的供电电源由供电电路的供电脚J1、J2、J3提供，供电脚J1、J2、J3的供电电压分别为18V、0V、9V。