一種用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)；包括：輸入模塊、處理模塊、發(fā)射模塊和接收模塊；所述輸入模塊用于進(jìn)行交流電壓信號的輸入和通信信號的輸入；所述處理模塊用于對輸入的所述交流電壓信號和所述通信信號進(jìn)行信號格式轉(zhuǎn)換和處理以得到適用于傳輸?shù)母袷降男盘?，并將進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和處理后得到的信號發(fā)送至所述發(fā)射模塊；所述發(fā)射模塊與所述接收模塊通過磁耦合諧振的方式完成電能與通信信號的發(fā)送與接收工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電能的傳輸以及實(shí)現(xiàn)信息的交互；本實(shí)用新型具有能夠?yàn)樵诃h(huán)境惡劣條件下的地震勘探器件進(jìn)行無線供電以及同步獲取采集的地質(zhì)信息的積極效果。
【專利說明】
-種用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及電力電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種用于地震勘探的無線電能與信 息同步傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 地震勘探是人們了解和認(rèn)識地下礦產(chǎn)資源的重要途徑之一，是一個比較完備的系 統(tǒng)工程，需要采集、處理和解釋Ξ個環(huán)節(jié)的密切配合。其中，野外數(shù)據(jù)采集是整個地震勘探 中重要的基礎(chǔ)性工作，是指在野外進(jìn)行地震數(shù)據(jù)收集工作，處在地震勘探諸環(huán)節(jié)的首位，是 整個環(huán)節(jié)的核屯、部分，原始地震數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的好壞直接決定了室內(nèi)數(shù)據(jù)處理和資料解釋 成果的質(zhì)量。
[0003] 在地震勘探的野外數(shù)據(jù)采集中，地震勘探野外采集系統(tǒng)是接收記錄地震波必不可 少的工具，是一種集精密傳感技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的組合轉(zhuǎn)置。采集系統(tǒng)裝 置中包含大量的接收和傳播數(shù)據(jù)儀器，W便于進(jìn)行信息及數(shù)據(jù)的接收及傳播，各儀器相互 配合，協(xié)調(diào)進(jìn)行，共同完成數(shù)據(jù)采集工作，其中，最主要的為檢波器、交叉站和采集系統(tǒng)工作 站。
[0004] 通常情況下，勘探區(qū)塊較大，數(shù)據(jù)采集時間較長，為了信息及數(shù)據(jù)接收的可靠性， 在進(jìn)行信息傳輸?shù)耐瑫r，檢波器等數(shù)據(jù)接收及傳播儀器均需要進(jìn)行持續(xù)供電；并且，目前在 野外施工過程中，蓄電池是常用的充電設(shè)備，但蓄電池過于沉重，攜帶不便，且需要有線設(shè) 備進(jìn)行連接，其安裝操作及運(yùn)輸工作過于繁瑣，且電能傳輸效率和信息保真度較低，影響地 震采集數(shù)據(jù)質(zhì)量，給地震勘探工作帶來不便，同時地震勘探經(jīng)常需要在一些條件比較惡劣 的環(huán)境中展開，為數(shù)據(jù)信息的采集及傳輸工作也帶來了諸多不便。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于，提供一種用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系 統(tǒng)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)電能和信息同時傳輸、方便地震勘探工作展開的目的。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下：
[0007] -種用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)，包括:輸入模塊、處理模塊、 發(fā)射模塊和接收模塊；
[000引所述輸入模塊與所述處理模塊相連接，所述處理模塊與所述發(fā)射模塊相連接，所 述發(fā)射模塊與所述接收模塊相連接；
[0009] 所述輸入模塊用于進(jìn)行交流電壓信號的輸入和通信信號的輸入；
[0010] 所述處理模塊用于對輸入的所述交流電壓信號和所述通信信號分別進(jìn)行信號格 式轉(zhuǎn)換和處理W得到適用于傳輸?shù)母袷降男盘?，并將進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和處理后得到的信號發(fā) 送至所述發(fā)射模塊；
[0011] 所述發(fā)射模塊與所述接收模塊通過磁禪合諧振的方式完成電能與通信信號的發(fā) 送與接收工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電能的傳輸W及實(shí)現(xiàn)信息的交互。
[0012] 所述處理模塊包括:第一逆變電路單元；
[0013] 所述第一逆變電路單元用于將所述交流電壓信號變換為第一電磁波頻率信號。
[0014] 所述處理模塊，還包括:信息編碼與處理單元；
[0015] 所述信息編碼與處理單元用于將所述通信信號進(jìn)行編碼得到編碼信號，并將所述 編碼信號進(jìn)行處理得到第二電磁波頻率信息號。
[0016] 所述處理模塊，還包括:頻率調(diào)制單元；
[0017] 所述頻率調(diào)制單元用于將其接收到的第一電磁波頻率信號調(diào)制到電能傳輸適用 的頻率段；
[0018] 所述頻率調(diào)制單元還用于將其接收到的第二電磁波頻率信號調(diào)制到通信信號傳 輸適用的頻率段；
[0019] 所述頻率調(diào)制單元將其調(diào)制后得到的頻率信號發(fā)送至所述發(fā)射模塊。
[0020] 所述發(fā)射模塊包括:源線圈與發(fā)射線圈；
[0021] 所述接收模塊包括:接收線圈和負(fù)載線圈；
[0022] 所述發(fā)射線圈與所述接收線圈之間設(shè)置有左手材料介質(zhì)基板。
[0023] 所述發(fā)射線圈與所述接收線圈均具有雙諧振頻率點(diǎn)，所述雙諧振頻率點(diǎn)包括:高 頻率諧振點(diǎn)和低頻率諧振點(diǎn)；
[0024] 其中，所述高頻率諧振點(diǎn)用于通信信號的傳輸，所述低頻率諧振點(diǎn)用于電能的傳 輸。
[0025] 優(yōu)選的，所述頻率調(diào)制單元用于：
[0026] 將所述第二電磁波頻率信號調(diào)制到與所述高頻率諧振點(diǎn)相匹配的高頻段;將所述 第一電磁波頻率信號調(diào)制到與所述低頻率諧振點(diǎn)相匹配的低頻段。
[0027] 優(yōu)選地，所述輸入模塊包括:阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)單元；
[0028] 所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)單元位于源線圈前端；
[0029] 所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)單元包括:無源匹配網(wǎng)絡(luò)，所述無源匹配網(wǎng)絡(luò)包括：電容和電 感；
[0030] 或者，
[0031] 所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)單元包括:有源匹配網(wǎng)絡(luò)，所述有源匹配網(wǎng)絡(luò)包括：由有源、無 源器件組成的源極跟隨器、射極跟隨器和緩沖器。
[0032] 所述接收模塊，還包括:相干解調(diào)單元；
[0033] 所述相干解調(diào)單元用于將接收模塊接收到的第二電磁波頻率信號進(jìn)行處理得到 編碼信號，并將所述編碼信號進(jìn)行相干解調(diào)，得到原始通信信號。
[0034] 所述接收模塊，還包括:第二逆變電路單元；
[0035] 所述第二逆變電路單元用于將所述第一電磁波頻率信號轉(zhuǎn)換為交流電壓信號。
[0036] 本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)， 發(fā)射模塊與接收模塊之間通過磁禪合諧振的方式實(shí)現(xiàn)電能的傳輸W及實(shí)現(xiàn)信息的交互，為 在環(huán)境惡劣條件下的地震勘探器件進(jìn)行無線供電W及同步獲取采集的地質(zhì)信息，具有能夠 極大方便地震勘探工作展開的積極效果。
[0037] 為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并 配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0038] 為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，W下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被 看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可 W根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0039] 圖1示出了本實(shí)用新型一個實(shí)施例提供的用于地震勘探的無線電能與信息同步傳 輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖2a示出了本實(shí)用新型一個實(shí)施例提供的左手材料介質(zhì)基板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041] 圖化示出了本實(shí)用新型另一個實(shí)施例提供的左手材料介質(zhì)基板的示意圖；
[0042] 圖3a示出了本實(shí)用新型一個實(shí)施例提供的發(fā)射線圈與接收線圈的等效電路示意 圖；
[0043] 圖3b示出了本實(shí)用新型一個實(shí)施例提供的發(fā)射線圈與接收線圈的等效電路的阻 抗頻譜圖；
[0044] 圖4示出了本實(shí)用新型另一個實(shí)施例提供的用于地震勘探的無線電能與信息同步 傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可W相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0046] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí) 施例中附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí) 施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示 出的本實(shí)用新型實(shí)施例的組件可各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，W下對在附圖 中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而 是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有 做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0047] 如圖1所示的實(shí)施例，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種用于地震勘探的無線電能與 信息同步傳輸系統(tǒng)，包括:輸入模塊110、處理模塊120、發(fā)射模塊130和接收模塊140;
[004引輸入模塊110與處理模塊120相連接，處理模塊120與發(fā)射模塊130相連接，發(fā)射模 塊130與接收模塊140相連接。
[0049] 其中，上述輸入模塊110用于進(jìn)行交流電壓的輸入和通信信號的輸入；
[0050] 上述處理模塊120用于對輸入的所述交流電壓信號和所述通信信號進(jìn)行信號格式 轉(zhuǎn)換和處理W得到適用于傳輸?shù)母袷降男盘?，并將進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和處理后得到的信號發(fā)送 至發(fā)射模塊130;
[0051] 該處理模塊120包括:第一逆變電路單元，該第一逆變電路單元用于將交流電壓信 號變換為第一電磁波頻率信號，W為實(shí)現(xiàn)電能的無線傳輸提供準(zhǔn)備條件;進(jìn)一步的，上述處 理模塊120還包括:信息編碼與處理單元;該信息編碼與處理單元用于將通信信號進(jìn)行編碼 得到編碼信號，并將所述編碼信號進(jìn)行處理得到第二電磁波頻率信號，同樣為實(shí)現(xiàn)信息的 無線傳輸提供準(zhǔn)備條件。
[0052] 上述將信息進(jìn)行編碼得到編碼信號，并由編碼信號得到第二電磁波頻率信號的過 程，可W是由編碼器、單片機(jī)W及頻率產(chǎn)生器實(shí)現(xiàn)，編碼器將通信信號按照一定規(guī)則進(jìn)行編 碼得到編碼信息，并將編碼信息進(jìn)行傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)進(jìn)行處理后引腳會輸出控制信 號，控制頻率產(chǎn)生器產(chǎn)生震蕩，得到第二電磁波頻率信號。
[0053] 進(jìn)一步的，上述的處理模塊120還設(shè)有:頻率調(diào)制單元;上述第一逆變電路單元將 交流電壓信號轉(zhuǎn)換得到第一電磁波頻率信號W后，W及信息編碼與處理單元將通信信號進(jìn) 行編碼得到第二電磁波頻率信號W后，第一逆變電路單元和信息編碼與處理單元分別將第 一電磁波頻率信號、第二電磁波頻率信號發(fā)送至頻率調(diào)制單元，由該頻率調(diào)制單元將其接 收到的第一電磁波頻率信號調(diào)制到電能傳輸適用的頻率段，并將其接收到的第二電磁波頻 率信號調(diào)制到通信信號傳輸適用的頻率段;進(jìn)一步的，該頻率調(diào)制單元將經(jīng)過其調(diào)制后得 到的頻率信號發(fā)送至發(fā)射模塊130，由發(fā)射模塊130進(jìn)行傳輸。
[0054] 發(fā)射模塊130與接收模塊140通過磁禪合諧振的方式完成電能與信息(通信信號） 的發(fā)送與接收工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電能的傳輸W及實(shí)現(xiàn)信息的交互。
[0055] 上述發(fā)射模塊包括:源線圈與發(fā)射線圈；
[0056] 上述接收模塊包括:接收線圈和負(fù)載線圈；
[0057] 并且，發(fā)射線圈與所述接收線圈之間設(shè)置有左手材料介質(zhì)基板。
[0化引左手材料（left-handed metamaterial)是一種介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ同時為負(fù)的 材料。
[0059] 如圖2a所示的實(shí)施例，本實(shí)施例中的左手材料介質(zhì)基板由空白介質(zhì)基板220構(gòu)成， 并且該空白介質(zhì)基板220的兩側(cè)面上分別設(shè)置有Σ形金屬條210，并且該空白介質(zhì)基板兩側(cè) 的Σ形金屬條210呈反向?qū)ΨQ布置；Σ形金屬條是采取覆銅技術(shù)刻蝕在介質(zhì)基板兩側(cè)的，覆 銅厚度為優(yōu)選為0.035mm，空白介質(zhì)基板采用介電常數(shù)為9.7的氧化侶陶瓷制作而成。
[0060] 本實(shí)施例中的左手材料介質(zhì)基板，在電磁波平行入射和垂直入射兩種情況下，同 時實(shí)現(xiàn)負(fù)介電常數(shù)和負(fù)磁導(dǎo)率，拓寬了電磁波的入射角度，并且在傳輸距離不變的情況下 能夠顯著的提高傳輸效率，能夠有效地解決傳輸效率受到傳輸距離約束的問題。
[0061] 如圖2b所示，上述左手材料介質(zhì)基板每一側(cè)的單個Σ形金屬條210可W看作是一 個Σ形金屬條結(jié)構(gòu)單元，該結(jié)構(gòu)單元可W通過周期排列的方式形成陣列，比如3 X 3型、4 X 4 型等，此處優(yōu)選Σ形金屬條結(jié)構(gòu)單元為3X3型周期排列的左手材料介質(zhì)基板，并優(yōu)選左手 材料介質(zhì)基板尺寸設(shè)計(jì)為360mm X 360mm，介質(zhì)基板厚度為0.49mm，此時，在使其傳輸距離不 變的情況下，加入上述的左手材料介質(zhì)基板W后，能夠使電能的傳輸效率提高高達(dá)29%。
[0062] 本實(shí)用新型實(shí)施例利用現(xiàn)有左手材料的特性，提高了信息和能量傳輸?shù)目煽啃约?效率。
[0063] 并且，此實(shí)施例中的上述發(fā)射線圈與接收線圈均具有雙諧振頻率點(diǎn)，該雙諧振頻 率點(diǎn)包括:高頻率諧振點(diǎn)f 2和低頻率諧振點(diǎn)η;
[0064] 其中，高頻率諧振點(diǎn)f2用于通信信號的傳輸，低頻率諧振點(diǎn)η用于電能的傳輸。
[0065] 圖3a示出了發(fā)射線圈或者接收線圈的等效電路圖，如圖3a所示，其等效電路由一 個LC串聯(lián)電路與一個LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成，其阻抗特性為其 中，L、c分別代表LC串聯(lián)電路的電感與電容，La、Ca分別代表LC并聯(lián)諧振電路中的電感與電 容。
[0066] 發(fā)射線圈和接收線圈分別利用其自身在高頻或者低頻下的等效電阻、電容和自身 的電感組成諧振電路，發(fā)射線圈與接收線圈具有相同的諧振頻率。
[0067] 如圖3b所示，該圖是上述等效電路的阻抗頻譜圖，由圖可W得到，上述等效電路包 括兩個串聯(lián)諧振點(diǎn)η和f2，W及一個阻抗無窮大的并聯(lián)諧振點(diǎn)巧，因?yàn)楸緦?shí)施例中的激勵 源為電壓源，因此僅采用η和f2作為電路的兩個諧振頻率，在諧振頻率處電路總阻抗最小， 呈純阻性。
[0068] 諧振頻率點(diǎn)η的頻率小于諧振頻率點(diǎn)f2的頻率，此實(shí)施例中使用低頻率諧振點(diǎn)η 用來傳輸能量，使用高頻率諧振點(diǎn)f2用來傳輸信息。
[0069] 本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)， 電能傳輸與通信信號的傳輸在調(diào)制到發(fā)射線圈之前兩個工作流程是獨(dú)立的，由于發(fā)射線圈 有兩個諧振點(diǎn)，并且經(jīng)過頻率調(diào)制單元的頻率調(diào)制后，逆變后的電磁波頻率為與低頻率諧 振點(diǎn)相匹配的低頻段，編碼信號調(diào)制到與高頻率諧振點(diǎn)相匹配的高頻段，所W能夠?qū)崿F(xiàn)將 電能和信息一起發(fā)送出去。
[0070] 因此，上述頻率調(diào)制單元，進(jìn)一步是用于：
[0071] 將編碼信號調(diào)制到與所述高頻率諧振點(diǎn)相匹配的高頻段;將所述第一電磁波頻率 信號調(diào)制到與所述低頻率諧振點(diǎn)相匹配的低頻段。
[0072] 此處的高頻諧振點(diǎn)與低頻率諧振點(diǎn)的頻率并無明顯的嚴(yán)格界限，即在運(yùn)個電路中 高、低頻是相對而言的，至于低頻率諧振點(diǎn)η和高頻率諧振點(diǎn)f2是可W通過改變LC串聯(lián)電 路與LC并聯(lián)諧振電路中的各自的電感和電容來調(diào)節(jié)其工作頻率的，W此增加了系統(tǒng)的靈活 性;并允許在充分考慮到周圍環(huán)境中電磁干擾的情況下，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的工作頻 率，保持一定的頻率間隔W規(guī)避頻間干擾，并增強(qiáng)系統(tǒng)的整體抗干擾能力。
[0073] 傳統(tǒng)的諧振線圈（即發(fā)射線圈和接收線圈）只有一個諧振頻率點(diǎn)，故而只能用來傳 遞能量或者是信息，但本實(shí)施例所使用的諧振線圈有兩個諧振頻率點(diǎn)，可W實(shí)現(xiàn)頻域的復(fù) 用;從而實(shí)現(xiàn)地震勘探過程中的電能與信息的同步傳輸，并且在一定的程度上大大方便了 地震勘探工作。
[0074] 所述的輸入模塊，包括：阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)單元；該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)單元位于源線圈前 端；
[0075] 所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)單元包括:無源匹配網(wǎng)絡(luò)，所述無源匹配網(wǎng)絡(luò)包括：電容和電 感；
[0076] 或者，
[0077] 所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)單元包括:有源匹配網(wǎng)絡(luò)，所述有源匹配網(wǎng)絡(luò)包括：由有源、無 源器件組成的源極跟隨器、射極跟隨器和緩沖器。
[0078] 本實(shí)施例中，源線圈和發(fā)射線圈的間距與接收線圈和負(fù)載線圈的間距始終是保持 相等的，源線圈和負(fù)載線圈的電參數(shù)相同，發(fā)射線圈和接收線圈也具有相同的電參數(shù)，即線 圈的電感、高頻寄生電容、等效電阻和空載品質(zhì)因數(shù)都是相同的，同時發(fā)射線圈和接收線圈 具有相同的雙頻諧振頻率。
[0079] 所述的接收模塊，還包括:相干解調(diào)單元;該相干解調(diào)單元用于將接收模塊接收到 的編碼信號進(jìn)行相干解調(diào)，得到原始通信信號。所述接收模塊，還包括:第二逆變電路單元； 該第二逆變電路單元用于將所述第一電磁波頻率信號轉(zhuǎn)換為交流電壓信號，進(jìn)而可W提供 供電工作。
[0080] 本實(shí)施例中，上述相干解調(diào)單元還可W包括有:檢波器;該檢波器用于從信息中檢 出最終要得到的地震勘探的信息。
[0081] 發(fā)射模塊和接收模塊均是由具有雙頻諧振點(diǎn)的螺旋線圈構(gòu)成;能量通過磁禪合諧 振在所述的發(fā)射模塊和接收模塊低頻諧振點(diǎn)傳輸，信息通過所述的發(fā)射模塊和接收模塊高 頻諧振點(diǎn)傳輸，二者同步傳輸；同時在所述發(fā)射和接收模塊間加入左手材料介質(zhì)基板，所述 左手材料介質(zhì)基板具有放大消逝波的特性，可提高系統(tǒng)的整體能量和信息傳輸性能。
[0082] 本實(shí)施例中，發(fā)射線圈通過電磁感應(yīng)從源線圈處得到第一逆變電路單元產(chǎn)生的第 一電磁波頻率信號，再W非福射近場電磁波的形式發(fā)送出去，接收線圈通過線圈間的磁禪 合共振的低頻率諧振點(diǎn)收到發(fā)射線圈傳送的第一電磁波頻率信號，再經(jīng)過電磁感應(yīng)將能量 供給負(fù)載線圈。
[0083] 同樣的，發(fā)射線圈通過電磁感應(yīng)從源線圈處得到信息編碼與處理單元產(chǎn)生的編碼 信號，再W非福射近場電磁波的形式發(fā)送出去，接收線圈通過線圈間的磁禪合共振的高頻 率諧振點(diǎn)收到發(fā)射線圈傳送的編碼信號，再經(jīng)過電磁感應(yīng)將信息提供給負(fù)載線圈，進(jìn)一步 的由負(fù)載線圈發(fā)送到相干解調(diào)單元，由相干解調(diào)單元將其接收到的編碼信號進(jìn)行相干解 調(diào)，得到原始通信信號，并通過檢波器篩選出最終想要得到的地震勘探的有效信息。
[0084] 上述實(shí)施例中，源線圈、發(fā)射線圈、接收線圈W及負(fù)載線圈均由銅線繞制而成，對 齊在同軸方向。
[0085] 源線圈和發(fā)射線圈的間距、發(fā)射線圈和接收線圈間距、接收線圈和負(fù)載線圈的間 距是可調(diào)的，隨著發(fā)射線圈和接收線圈間距的改變，即傳輸距離的變化，當(dāng)所述系統(tǒng)偏離臨 界禪合狀態(tài)時，同時調(diào)節(jié)源線圈和發(fā)射線圈的間距、接收線圈和負(fù)載線圈的間距，并保持源 線圈和發(fā)射線圈的間距與接收線圈和負(fù)載線圈的間距相等，進(jìn)而可W改變它們的禪合系 數(shù)，系統(tǒng)滿足臨界禪合條件，工作在臨界禪合狀態(tài)，W確保系統(tǒng)的傳輸效率始終取得最大 值、傳輸距離達(dá)到最優(yōu)，W提高電能的利用效率和通信信號的傳輸過程中的準(zhǔn)確度。
[0086] 上述實(shí)施例中，不相鄰線圈之間沒有磁禪合，系統(tǒng)中源線圈和負(fù)載線圈都是單應(yīng) 線圈，發(fā)射線圈和接收線圈是有相同應(yīng)數(shù)的多應(yīng)線圈。
[0087] 如圖4所示，在該實(shí)施例中，上述系統(tǒng)中還設(shè)置有外加激勵源信號發(fā)生器310,該信 號發(fā)生器310發(fā)出信號脈沖，經(jīng)過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)單元320將能量信號傳給源線圈330,發(fā)射線 圈340利用電磁感應(yīng)從源線圈330處得到信號發(fā)生器310所發(fā)出的振蕩信號，再W非福射近 場電磁波的形式傳送出去，所述系統(tǒng)的接收線圈350通過線圈間的磁禪合共振收到發(fā)射線 圈340傳送的振蕩信號，再通過電磁感應(yīng)將能量供給負(fù)載線圈360W及負(fù)載設(shè)備370等，進(jìn)而 實(shí)現(xiàn)電能的傳輸。
[0088] 本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)， 能夠同時實(shí)現(xiàn)電能與通信信號的傳輸，其中發(fā)射線圈與接收線圈的高頻諧振點(diǎn)用于通信信 號的傳輸，高頻諧振點(diǎn)可增加系統(tǒng)抗干擾性和編碼效率;低頻諧振點(diǎn)用于能量的傳輸，低頻 諧振點(diǎn)可降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。
[0089] 并且本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系 統(tǒng)，改變了現(xiàn)有技術(shù)中地震勘探的模式，節(jié)省了人力物力，大大降低了現(xiàn)有的地震勘探技術(shù) 受環(huán)境條件的制約性，同時本實(shí)用新型實(shí)施例也非常適用于地下礦井的檢測W及地下救援 等工程。
[0090] 本實(shí)用新型具有電能傳輸效率較高，保真度較強(qiáng)，操作簡單，適用于Ξ維地震野外 數(shù)據(jù)采集，工作效率高的積極效果。
[0091] 進(jìn)一步的，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸 系統(tǒng)具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0092] 1、在地震勘探或者礦用傳感器數(shù)據(jù)采集過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)同時進(jìn)行電能與信息的 無線傳輸，避免了在環(huán)境條件不允許的情況下展開工作需要攜帶蓄電池或者需要安裝太陽 能設(shè)備進(jìn)行供電所帶來的不便；
[0093] 2、通過設(shè)計(jì)具有雙諧振點(diǎn)的線圈結(jié)構(gòu)來同步實(shí)現(xiàn)點(diǎn)能與通信信號的傳輸，提高了 傳輸距離和傳輸效率；
[0094] 3、通過加入左手材料介質(zhì)基板來拓展系統(tǒng)的工作帶寬，提高信息傳輸?shù)目煽啃院?吞吐量;并利用左手材料放大消逝波的特性，提高信息傳輸?shù)目煽啃院湍芰總鬏數(shù)男省?br>[0095] W上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限 于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化 或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)所述W權(quán) 利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括:輸入模塊、 處理模塊、發(fā)射模塊和接收模塊； 所述輸入模塊與所述處理模塊相連接，所述處理模塊與所述發(fā)射模塊相連接，所述發(fā) 射模塊與所述接收模塊相連接； 所述輸入模塊用于進(jìn)行交流電壓信號的輸入和通信信號的輸入； 所述處理模塊用于對輸入的所述交流電壓信號和所述通信信號分別進(jìn)行信號格式轉(zhuǎn) 換和處理以得到適用于傳輸?shù)母袷降男盘?，并將進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和處理后得到的信號發(fā)送至 所述發(fā)射模塊； 所述發(fā)射模塊與所述接收模塊通過磁耦合諧振的方式完成電能與通信信號的發(fā)送與 接收工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電能的傳輸以及實(shí)現(xiàn)信息的交互。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)，其特征在于， 所述處理模塊包括:第一逆變電路單元； 所述第一逆變電路單元用于將所述交流電壓信號變換為第一電磁波頻率信號。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)，其特征在于， 所述處理模塊，還包括:信息編碼與處理單元； 所述信息編碼與處理單元用于將所述通信信號進(jìn)行編碼得到編碼信號，并將所述編碼 信號進(jìn)行處理得到第二電磁波頻率信息號。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)，其特征在于， 所述處理模塊，還包括:頻率調(diào)制單元； 所述頻率調(diào)制單元用于將其接收到的第一電磁波頻率信號調(diào)制到電能傳輸適用的頻 率段； 所述頻率調(diào)制單元還用于將其接收到的第二電磁波頻率信號調(diào)制到通信信號傳輸適 用的頻率段； 所述頻率調(diào)制單元將其調(diào)制后得到的頻率信號發(fā)送至所述發(fā)射模塊。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)，其特征在于， 所述發(fā)射模塊包括:源線圈與發(fā)射線圈； 所述接收模塊包括:接收線圈和負(fù)載線圈； 所述發(fā)射線圈與所述接收線圈之間設(shè)置有左手材料介質(zhì)基板。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)，其特征在于， 所述發(fā)射線圈與所述接收線圈均具有雙諧振頻率點(diǎn)，所述雙諧振頻率點(diǎn)包括:高頻率諧振 點(diǎn)和低頻率諧振點(diǎn)； 其中，所述高頻率諧振點(diǎn)用于通信信號的傳輸，所述低頻率諧振點(diǎn)用于電能的傳輸。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)，其特征在于， 所述頻率調(diào)制單元用于： 將所述第二電磁波頻率信號調(diào)制到與所述高頻率諧振點(diǎn)相匹配的高頻段;將所述第一 電磁波頻率信號調(diào)制到與所述低頻率諧振點(diǎn)相匹配的低頻段。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)，其特征在于， 所述輸入模塊包括:阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)單元； 所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)單元位于源線圈前端； 所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)單元包括:無源匹配網(wǎng)絡(luò)，所述無源匹配網(wǎng)絡(luò)包括：電容和電感； 或者， 所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)單元包括:有源匹配網(wǎng)絡(luò)，所述有源匹配網(wǎng)絡(luò)包括：由有源、無源器 件組成的源極跟隨器、射極跟隨器和緩沖器。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)，其特征在于， 所述接收模塊，還包括:相干解調(diào)單元； 所述相干解調(diào)單元用于將接收模塊接收到的第二電磁波頻率信號進(jìn)行處理得到編碼 信號，并將所述編碼信號進(jìn)行相干解調(diào)，得到原始通信信號。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于地震勘探的無線電能與信息同步傳輸系統(tǒng)，其特征在 于，所述接收模塊，還包括:第二逆變電路單元； 所述第二逆變電路單元用于將所述第一電磁波頻率信號轉(zhuǎn)換為交流電壓信號。
【文檔編號】G08C17/04GK205486756SQ201620061341
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月21日
【發(fā)明人】林朋, 彭蘇萍, 林越, 盧勇旭
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)