摘 要：在导向钻进的无线智能监测系统中，需要接收的信号变幅大，处理困难。采用数字电位器X9313设计的程控增益系统较好地解决了这一难题。
关键词：导向钻进；程控增益；数字电位器；应用
1 引言
在导向钻进的无线智能监测系统中，需要根据检测接收机接收到的信号强弱对应出钻头的深度。然而，接收机接收到的信号变幅大。当接收系统与探头距离较近时，信号强度相当大，甚至可能引起往复振荡或烧坏电路；当接收系统与探头距离较远时，信号非常微弱，可能被噪声信号所淹没，有用信号的提取相当困难。因此，在整个数据采集系统中，需要有程控增益调整的功能。
我们设计的程控增益系统主要采用美国Analog Devices公司生产的AD620型仪用放大器和Xicor公司的X9313W型数字电位器来实现。
2 硬件部分
AD620是美国ADI公司推出的一种低成本、高精度的仪表放大器，它只需外接一只电阻器便可设置1～1000范围内的任何增益。其性能优于自制的双运放或三运放仪表放大器，电源范围(±2.3V～±18V)，功耗低，电源电流最大为1.3mA，8引脚PDIP型和SOIC型封装，最大输入失调电压为125μV，最大输入失调漂移为2.0μV/°C，最大输入偏置电流为20nA，最小共模抑制比为93dB(G=10)，带宽为120kHz(G=100)。AD620的引脚排列如图1所示，其引脚说明如表1所示。
X9313数字电位器的端电压为＋5V，32抽头，是一个包含31个电阻器单元的电阻器阵列。滑动单元的位置由
三个输入端控制。滑动端的位置可以贮存在一个非易失性存储器中，因而，在下一次上电工作时可以被重新调用。X9313W的最大电阻值为10kΩ，分辨率为最大电阻值除以31，即323Ω。
采样保持器采用LF398型电路。CPU采用常规的MCS-51系列的8051。系统增益的计算公式为：G=(49.4kΩ/RG)＋1，其中G为系统增益，RG为X9313的阻值。
3 软件部分
3.1 自动增益测深基本原理
采用比较法完成自动调整增益。在实验中，我们发现并不需要应用所有的32挡。只需要0挡和24挡。考虑到近距离信号较强，为了保证一定的衰减梯度，采用0挡增益测深。远距离信号较弱，为了保证有一定的信号强度和一定的衰减梯度，采用24挡增益测深。当按下测深键时，先采用0挡测深，当得到的数值小于一定值时，自动转为24挡测深。自动调整增益程序基本框图如图2所示。
3.2 自动调整增益的部分程序
4 实用效果
图3所示为接收到的远近幅值变化大的信号。通过大量室内外的试验工作，得出了两挡增益所测深度的标定曲线如图4所示。
该套程控增益系统实现简单，实用性强。应用于导向钻进智能监测系统中，取得了很好的效果。
参考文献
[1] 张英全.模拟电子技术[M] .北京:北京机械工业出版社，2000.
[2] P&S 武汉力源电子股份有限公司.Xicor 非易失性器件使用手册[Z] .1996.
[3] 胡乾斌.单片微型计算机原理与应用[M] ，武汉：华中科技大学出版社，2002.
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