岩矿石电性参数测量的精密电流编码信号发送系统

• 作者: 程辉 崔峻卿 付国红 傅崧原 钟湘琴
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 关键词: 逆重复m序列 精密电流源 岩矿石 电性参数 发送系统
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 地质工程• 土木工程|Geological Engineering and Civil Engineering
• 页码范围: 994-1003
• 页数: 10页
• 分类号: P631.325
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2021.03.030

摘要

针对岩矿石电性参数测量工作中电阻率跨度大、所需测量频率范围宽、存在与电流密度相关的非线性效应等问题,研发一种用于测量岩矿石电性参数的精密电流编码信号发送系统.首先,对2种电流源实现方案进行可行性分析,确定电压-电流的转换方案,并给出MCU+FPGA架构系统框图;其次,详细分析电压-电流转换电路原理,通过改进输出反馈回路获取更大的输出阻抗;第三,理论分析电压-电流转换电路,在仿真分析直流特性和交流特性的基础上,推导出电路元件的参数取值条件,并总结仿真中出现误差的原因;最后,采用阻容模型对系统的直流特性和交流特性进行实验验证.研究结果表明:系统的信号输出频率范围为1.0×10-3～1.0×104 Hz;输出电流范围为1μA～20 mA,并可通过精密电位器实现连续电流可调输出,驱动负载阻抗范围为10Ω～10 MΩ;系统可精确控制流过岩矿石标本的电流密度,避免非线性效应产生;信号发送系统输出直流电流稳定度相对误差小于0.5％,在测量频带内,信号发送系统交变电流输出相对误差经标定后小于0.5％.该系统基于逆重复m序列输出精密编码电流信号具有较高的输出精度,产生的逆重复m序列电流信号满足测量频率要求,适合岩矿石电性参数测量实验.