吉林大学学报(工学版) ›› 2016, Vol. 46 ›› Issue (1): 146-152.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201601022

• • 上一篇    下一篇

多功能电磁法仪器同步系统的设计与实现

于生宝, 苏发, 何建龙, 郑建波   

  1. 吉林大学 仪器科学与电气工程学院,长春 130061
  • 收稿日期:2014-07-07 出版日期:2016-01-30 发布日期:2016-01-30
  • 作者简介:于生宝(1963-),男,教授,博士生导师.研究方向:功率源技术及其应用.E-mail:yushengbao@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    “863”国家高技术研究发展计划项目(2012AA09A20103)

Design and realization of synchronization system of multifunctional electromagnetic instrument

YU Sheng-bao, SU Fa, HE Jian-long, ZHENG Jian-bo   

  1. College of Instrumentation and Electrical Engineering, Jilin University, Changchun 130061, China
  • Received:2014-07-07 Online:2016-01-30 Published:2016-01-30

RICH HTML

0   

PDF (PC)

247

摘要： 针对多功能电磁法仪器对同步信号的要求,以仪器上位机为主控单元,通过LabVIEW编程设计人机交互界面,依据获取的GPS模块信息,利用循环队列思想,自动计算分频参数并对FPGA进行设置。采用硬件描述语言VHDL对FPGA进行模块化设计,实现对GPS模块1PPS和10 kHz的最小二乘估计预处理,并以处理后的1PPS作为对钟信号,控制FPGA分频模块,使其根据分频参数对处理后的10 kHz分频产生同步信号。经实验验证,系统可通过人工或自动调整产生1 Hz~5 kHz同步信号,同步精度优于0.03 μs,满足各电磁法同步精度要求。

关键词: 仪器仪表技术, 同步信号, LabVIEW, 全球定位系统, FPGA, 最小二乘估计

Abstract: To meet the requirement of synchronization signals of multifunction electromagnetic instruments, a synchronization system is developed. The PC of the instrument is taken as the master device to design the interactive interface using LabVIEW programming. The parameters are set for the FPGA frequency division based on the acquired information of GPS Module and the idea of circular-queue. The hardware description language VHDL is used to design the FPGA modules to achieve the least square estimation of 1PPS and 10 kHz. The treated 1PPS is taken as the clock signal to control the FPGA frequency division module, and the module is applied to divide the treated 10 kHz for the generation of synchronization signal according to the parameters. Experiment results show that the developed system can manually or automatically generate 1 Hz to 5 Hz sync signals, with sync accuracy better than 0.03 s that meets the accuracy requirement of most electromagnetic methods.

Key words: technology of instrument and meter, sync signal, LabVIEW, GPS, FPGA, least squares estimation

中图分类号: 

  • TH761
[1] 底青云,方广用,张一鸣. 地面电磁探测系统(SEP)研究[J]. 地球物理学报,2013,56(11): 3629-3639.
Di Qing-yun, Fang Guang-yong, Zhang Yi-ming. Research of the surface electromagnetic prospecting (SEP) system[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2013, 56(11):3629-3639.
[2] 邢铁增. GPS在瞬变电磁系统同步中的应用研究[J]. 物探化探计算技术,2010,32(1):27-32.
Xing Tie-zeng. Application of GPS in TEM synchronization[J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration, 2010, 32(1):27-32.
[3] 赵国泽,陈晓斌,汤吉. 中国地球电磁法新进展和发展趋势[J]. 地球物理学进展,2007,22(4):1171-1180.
Zhao Guo-ze, Chen Xiao-bin, Tang Ji. Advanced geo-electromagnetic methods in China[J]. Progress in Geophysics, 2007, 22(4):1171-1180.
[4] 张平松,刘盛东,李培根,等. 矿井瞬变电磁探测技术系统与应用[J]. 地球物理学进展,2011,26(3):1107-1114.
Zhang Ping-song, Liu Sheng-dong, Li Pei-gen,et al.Mine transient electromagnetic technology system and its application[J].Progress in Geophysics,2011,26(3):1107-1114.
[5] 于生宝,王忠,嵇艳鞠. GPS同步瞬变电磁探测系统设计[J]. 电子测量与仪器学报,2005, 19(4):39-42.
Yu Sheng-bao, Wang Zhong, Ji Yan-ju. Transcient electromagnetic sounding system design based on the GPS synchronization [J]. Journal of Electronic Measurement and Instrument, 2005, 19(4):39-42.
[6] 牛之琏. 时间域电磁法原理[M]. 长沙:中南工业大学出版社,1992.
[7] 蒋邦远. 瞬变电磁法勘探[M]. 北京:地质出版社,1998.
[8] 华煌圣,游大海,余宏伟. 基于误差分析的变电站高精度时钟产生新方法[J]. 电力系统自动化,2008,32(8):98-101.
Hua Huang-sheng, You Da-hai, Yu Hong-wei. New method of producing clock of high accuracy for substations based on error analysis[J]. Automation of Electric Power Systems, 2008, 32(8):98-101.
[9] 吴宁,潘小龙,虞皆侠. 高精度GPS同步时钟的研究与实现[J]. 电力系统自动化,2008,32(10):61-65.
Wu Ning, Pan Xiao-long, Yu Jie-xia. Research and realization of the high accuracy GPS synchronization clock[J]. Automation of Electric Power Systems, 2008,32(10):61-65.
[10] 任强,李尚柏. 基于FPGA的GPS同步时钟装置的设计[J]. 微计算机信息:测控自动化,2007,23(3-1):261-263.
Ren Qiang, Li Shang-bai. Design of a GPS synchronous clock equipment based on FPGA[J]. Microcomputer Information (Automation), 2007, 23(3-1):261-263.
[11] 蔡共宣. LabVIEW编程思想研究[J]. 装备制造技术,2009(9):56-58.
Cai Gong-xuan. Study of the program thought based on LabVIEW[J]. Equipment Manufactring Technology, 2009(9):56-58.
[12] 王腾龙,于生宝,陈厚瑾. 海洋可控源甲板监控系统串行通信设计与实现[J]. 传感器与微系统,2013,32(8):67-70.
Wang Teng-long, Yu Sheng-bao, Chen Hou-jin. Design and realization of serial communication of marine controlled source deck monitoring and control system[J]. Transducer and Microsystem Technologies, 2013,32(8):67-70.
[13] 李金铭. 地电场与电法勘探[M]. 北京:地质出版社,2005:305-309.
[14] 高永平,周书民. 循环队列中入队算法的研究[J]. 计算机与现代化,2005(4):9-13.
Gao Yong-ping, Zhou Shu-min. An algorithmic research on how to enter circular queue[J]. Computer and Modernization, 2005(4):9-13.
[15] 王新民,朮洪亮. 工程数学:计算方法[M]. 北京:高等教育出版社,2005:39-49.
[16] 张嗣瀛,高立群. 现代控制理论[M]. 北京:清华大学出版社,2006:323-324.
[1] 仇艳凯, 李宝仁, 杨钢, 曹博, 刘真. 新型液压消声器吸收液压系统压力脉动的机理和特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1085-1091.
[2] 丁宁, 常玉春, 赵健博, 王超, 杨小天. 基于USB 3.0的高速CMOS图像传感器数据采集系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1298-1304.
[3] 吴疆, 徐壮, 刘丽佳, 嵇艳鞠, 李肃义. 基于环绕式血氧探头的睡眠呼吸暂停综合征检测装置原型设计与开发[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 640-644.
[4] 杨诚, 宋萍, 彭文家, 金昊龙, 潘志强. 基于混合总线的装甲车辆实车综合测试系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 186-198.
[5] 杨诚, 宋萍, 彭文家, 邓高寿, 刘雄军. 装甲车辆综合测试系统上位机平台设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1796-1803.
[6] 柏德恩, 全齐全, 李贺, 陈雅文, 邓宗全. 伺服加载的谐波减速器启动力矩测试系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1804-1810.
[7] 王天皓, 王忠福, 王雨蒙, 杨开宇, 高印寒, 马喜来. 基于混沌多项式展开法的线束串扰统计模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1568-1576.
[8] 陈赫, 杨智君, 吴昭春, 冯志刚, 赵科佳, 李抵非, 田地. 标准失真模拟分量视频信号源及其校准方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(4): 1159-1164.
[9] 刘晓为, 李海, 翁睿, 张海峰, 赵军. 应用静电力矩改善新型转子式陀螺的动态特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 850-854.
[10] 林君, 赵越, 蒋川东, 王应吉. 基于优化Block反演的地面磁共振测深新方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 530-539.
[11] 张飞, 单忠德, 任永新, 聂军刚, 刘丰. 缸盖缺陷检测系统线阵相机现场标定方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 540-545.
[12] 訚耀保, 原佳阳, 傅俊勇. 先导阀前腔串加阻尼孔的新型双级溢流阀特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(1): 129-136.
[13] 林君, 杨宇, 胡雪岩, 王世隆. 基于感性负载的瞬变电磁发射波形控制技术[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1718-1724.
[14] 于生宝, 苏发, 郑建波, 朱占山. 基于LabVIEW的瞬变电磁接收系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1725-1731.
[15] 申茂冬, 程德福, 安战峰, 王一, 赵静. 五棱台式全张量磁梯度探头侧面倾角优化方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1732-1738.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 《吉林大学学报(工学版)》编辑部
地址：长春市人民大街5988号　电话：+86-431-85095297　传真：+86-431-85094074　E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发