基于V/F轉換技術電火花震源高壓檢測系統的設計和研究

蘇博飛+王軍民

摘要：隨著電火花震源在工程物探和資源勘查領域的廣泛應用。但是其工作的安全性并不能得到完全的保證，主要原因是其工作充電高壓可達10kv左右。此系統最終得到了電火花震源工作中的充電曲線，我們將實際充電曲線和理想充電曲線作對比，從而調整了電火花震源控制電路，最終實現了電火花震源充電高壓的實時性檢測和控制，提高了電火花震源使用的安全性和遠距離的可操作性。

關鍵詞：電火花震源；stm32f1系列單片機；高壓檢測；V/F壓頻轉換；光纖

引言

目前，在國內的工程物探和資源的勘查領域中常用炸藥作為主要的震源。炸藥震源的能量高，但是運輸的成本高，對環境的破壞力強，存在一定的安全問題。電火花震源是先把電能儲存到大功率的電容中，在瞬間放電產生地震波的震源。該系統基于stm32單片機定時器輸入捕獲和V/F轉換技術，從而實現了對電火花震源高壓的實時性檢測，使電火花震源的安全性和穩定性進一步提高。

1 系統總體概述

如圖1所示，電火花震源的高壓檢測系統主要由V/F轉換電路，光電轉換電路，stm32單片機三部分組成。

2 電火花震源高壓檢測硬件電路設計與分析

如圖2所示，電火花震源高壓檢測系統主要由壓頻轉換電路（U1），光電隔離轉換電路（U2）和電信號調理電路組成（U3）。

2.1 光電轉換電路設計和分析

2.1.1 光電轉換硬件電路設計

如圖2中的U2所示，光電轉換隔離電路由高頻的發光二極管、光纖、光敏二級管組成，其實物圖如圖2所示，其中黑色的長線是光纖，光纖的兩頭分別是封裝好的發光二極管和光敏二極管。

2.1.2 光電轉換硬件電路分析

我們將V/F轉換電路（圖2的U1）輸出的具有一定頻率的方波信號作為光電轉換隔離電路的輸入，從而驅動發光二極管，將電信號轉換成光信號。高頻的光敏二極管再接受光信號，將光信號轉換成電信號。此電路為整個高壓檢測電路的核心部分，光纖將前級的高壓采集電路和后級的控制電路完全的隔離，從而消除了前級高壓電路對后級控制電路的干擾，大大提高電火花震源的穩定性和安全性。

3、實驗與結果

表1是我們用電火花震源高壓檢測系統測在試驗中測得的沖電電壓隨時間變化的數據。

3 結語

基于V/F轉換技術電火花震源高壓檢測電路有兩個重點，一是高壓采集V/F轉換電路和電壓控制電路采用光纖隔離，高壓采集電路獨立供電，使兩個系統的供電部分完全隔離，隔離度可達100KV，從而降低了高壓電路對電火花震源主控制電路的影響。二是采集到的高壓數據可通過wiff無線傳送到上位機，上位機再根據不同的電壓值，給電火花震源發送不同的指令，從而實現來電火花震源的遠程控制（距離可達50米左右），增加了電火花震源操作的安全性。

參考文獻：

[1]改善電火花震源地震記錄質量的探討[J].劉冠軍.物探與化探. 1999（02）

[2]電火花震源系統充電技術研究[J].裴彥良，王揆洋，劉晨光，李西雙，李正光.海洋技術.2007（03）