一种适用于重力仪的高精度数据转换与采集系统技术方案

本发明专利技术属于地质勘测领域，尤其是一种适用于重力仪的高精度数据转换与采集系统。所述系统包括信号衰减器、输入缓冲器、差分输入缓冲器、模数转换器、电压基准源和信号采集器，所述信号衰减器的输出端连接所述输入缓冲器的输入端，所述输入缓冲器的输出端连接差分输入缓冲器的输入端，所述差分输入缓冲器的输出端连接模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接信号采集器的输入端；所述电压基准源连接在模数转换器输入端。该系统可以高灵敏度、高分辨率测出微小的重力变化，保证重力仪高精度的重力测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地质勘测领域，尤其是一种适用于重力仪的高精度数据转换与采集系统。
技术介绍
重力仪是用来测定重力加速度的仪器，可以分为绝对重力仪和相对重力仪两类，前者用来测定一点的绝对重力加速度值，后者用来测定两点的绝对重力加速度差。由于其具有较高的灵敏度可以感受出微小的重力变化，可广泛用于地球重力场的测量，固体潮观测，地壳形变观测，以及重力勘探等项工作中。在进行地质勘测的时候，需要进行高精度的重力测量，测量分辨率非常高，必须达到10-6伽以上，满足高精度测量。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术提供一种适用于重力仪的高精度数据转换与采集系统。一种适用于重力仪的高精度数据转换与采集系统，所述系统包括信号衰减器、输入缓冲器、差分输入缓冲器、模数转换器(AD转换器)、电压基准源和信号采集器，所述信号衰减器的输出端连接所述输入缓冲器的输入端，所述输入缓冲器的输出端连接差分输入缓冲器的输入端，所述差分输入缓冲器的输出端连接模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接信号采集器的输入端；所述电压基准源连接在模数转换器输入端。从信号衰减器衰减后得到的信号幅度减少；幅度减少的信号进入输入缓冲器阻抗信号匹配，阻止信号损失；从输入缓冲器出来的信号进入差分输入缓冲器后转换成2个具有差动信号；从差分输入缓冲器出来的差动信号进入AD转换器，将压力信号转化成计算机可识别的数字信号；数字信号被收集到信号采集器后进行后续处理。进一步的，所述信号衰减器的电路中包括运算放大器。进一步的，经过所述信号衰减器衰减后的幅度为0～5V。重力传感器输出信号是直流信号，输出幅度范围为±18V，如此高的电压信号不能直接输入到AD转换器，必须通过衰减电路将±18V衰减到0～5V，通过AD转换器将0～5V的模拟信号转换成数字量，送入到计算机进行后续处理。进一步的，所述输入缓冲器的电路中采用AD8675作为缓冲放大器。为了让模数转换器达到高的精度，选择缓冲放大器时需要考虑的关键因素是：适当的带宽、摆率、VP-P输出、低噪声、低失真和低失调。应保持尽可能低的缓冲放大器噪声—远远低于ADC的SNR。放大器的整体失调误差，包括漂移，在整个温度范围内都应小于所要求的精度误差。基于以上考虑，精心选择了AD8675作为缓冲放大器。进一步的，所述差分输入缓冲器的电路中采用LT1368运算放大器，LT1368有着较高的共模抑制比,极低的输入失调电压，使用双跟随器作为ADC的差分输入缓冲器，可以有效消除失调电压的影响。进一步的，所述模数转换器为24位模数转换器。优选的，所述模数转换器为LTC2445AD，该转换器具有2ppm的线性度，24位无漏码；2.5ppm的满度增益误差，0.1ppm的失调误差，0.16ppm的噪声等优良直流性能和良好的低噪声特性；该转换器的输入回路无缓冲器，输入电压可以超过基准电压范围的12.5％，可以方便解决超量程和负电压的测量问题；该转换器与其他转换器相比最大的特点是单周期零点和满度校准透明，不需用户编程参与ADC的自动校准，使用极其方便。此外，该转换器拥有SPI数字接口。结合信号输入接口电路，转换器的输入回路外接差分缓冲器,构成8通道24位高精度ADC数据采集系统。进一步的，所述电压基准源分为+5V基准电压和+2.5V基准电压。进一步的，所述电压基准源采用MAX6350芯片，MAX6350具有超低温漂系数，如1ppm/℃，极低噪声水平，1.5μVp-p(0.1Hz～10Hz)；长时间稳定性达30ppm/1000hr。进一步的，所述信号采集器内部具有精度较高的集成震荡器时钟，外部不需任何频率调整元件，内部的四阶数字陷波滤波器对50Hz/60Hz的信号具有最小为87dB的衰减能力。采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：该系统可以高灵敏度、高分辨率测出微小的重力变化，保证重力仪高精度的重力测量。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是信号衰减器的电路图；图3是输入缓冲器的电路图；图4是电压基准源的电路图；图5是差分输入缓冲器的电路；图6是信号采集器的电路。具体实施方式以下结合具体实施例和附图对本专利技术做进一步解释说明。一种适用于重力仪的高精度数据转换与采集系统，如图1所示，所述系统包括信号衰减器1、输入缓冲器2、差分输入缓冲器3、24位AD转换器4、电压基准源6和信号采集器5，所述信号衰减器1的输出端连接所述输入缓冲器2的输入端，所述输入缓冲器2的输出端连接差分输入缓冲器3的输入端，所述差分输入缓冲器3的输出端连接24位AD转换器4的输入端，所述24位AD转换器4的输出端连接信号采集器5的输入端；所述电压基准源6连接在24位AD转换器4输入端。其中，所述信号衰减器1的电路由U10、C1、C2、C3、R1、R2、R3组成，如图2所示，其中R3/R1＝3/20；R3/R2＝1/2；所述输入缓冲器2的电路由U11、C2、R4、R5、R6组成，如图3所示；所述电压基准源6的电路由U4、U5、RT1、RN1A、RN1B、C11、C12、C13、C14等元器件组成，如图4所示；所述差分输入缓冲器3的电路由U2A、U2B、C3、C4、C5等元器件组成，如图5所示；所述信号采集器5的电路由U1、U2B、C3、C4等元器件组成，如图6所示。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于重力仪的高精度数据转换与采集系统，其特征在于，所述系统包括信号衰减器、输入缓冲器、差分输入缓冲器、模数转换器、电压基准源和信号采集器，所述信号衰减器的输出端连接所述输入缓冲器的输入端，所述输入缓冲器的输出端连接差分输入缓冲器的输入端，所述差分输入缓冲器的输出端连接模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接信号采集器的输入端；所述电压基准源连接在模数转换器输入端。

【技术特征摘要】
1.一种适用于重力仪的高精度数据转换与采集系统，其特征在于，所述系统包括信号衰减器、输入缓冲器、差分输入缓冲器、模数转换器、电压基准源和信号采集器，所述信号衰减器的输出端连接所述输入缓冲器的输入端，所述输入缓冲器的输出端连接差分输入缓冲器的输入端，所述差分输入缓冲器的输出端连接模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接信号采集器的输入端；所述电压基准源连接在模数转换器输入端。2.如权利要求1所述的适用于重力仪的高精度数据转换与采集系统，其特征在于，所述信号衰减器的电路中包括运算放大器。3.如权利要求2所述的适用于重力仪的高精度数据转换与采集系统，其特征在于，经过所述信号衰减器衰减后的幅度为0～5V。4.如权利要求1所述的适用于重力仪的高精度数据转换与采集系统，其特征在于，所述输入缓冲器的电路中采用AD8...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶照明，秦佩，王斌，薛振海，蔡璟原，
申请(专利权)人：北京奥地探测仪器有限公司，地质矿产部北京地质仪器厂，
类型：发明
国别省市：北京;11