一種瞬變電磁發射機電流波形整形電路制造技術

本發明專利技術為一種瞬變電磁發射機電流波形整形電路。包括：開關電源模塊；快恢復二極管，與所述開關電源模塊連接后，單向導通，防止高壓感應電動勢損壞電源模塊；發射橋路模塊，通過快恢復二極管與開關電源模塊連接獲取電能，并連接一驅動電路驅動發射橋路模塊中的開關管按特定的頻率開關動作，與發射線圈連接，產生一定頻率的交變電流脈沖；阻尼匹配吸收電路，通過切換開關選擇需要的匹配電阻值；無源恒壓鉗位電路，由多個穩壓二極管串聯后并聯在發射橋路模塊兩端，并通過外置的旋鈕選擇調節所需要的鉗位電壓。本發明專利技術提高了發射電流波形關斷沿的線性度，保證發射電流正負關斷沿嚴格一致，縮短了關斷時間，保證發射電流波形關斷沿尾部無過沖、無震蕩。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及地球物理電磁探測領域，尤其是一種瞬變電磁發射機電流波形整形電路。
技術介紹
瞬變電磁法(TransientElectromagneticMethods，TEM)，又稱為時間域電磁法，是一種應用非常廣泛的地球物理探測方法，瞬變電磁法就是利用發射機在發射線圈中產生交變脈沖電流，通過激發一次脈沖場，在一次脈沖場的間歇期，接收感應的二次電磁場，通過對感應二次場的研究得到地下物質結構和分布信息。瞬變電磁發射電流波形整形技術中，最關鍵的為如何實現發射電流關斷時間短、線性度好、下降沿尾部無震蕩或過沖。由理論可得，鉗位電壓值越高關斷時間越短，關斷沿的斜率越高。因此可以通過提高鉗位電壓的值來縮短下降沿的關斷時間。分布電容與線圈的長度和匝數有關，無法消除分布電容，只能在其兩端并聯合適的匹配電阻，才能使關斷電流處于臨界阻尼或者較小的欠阻尼狀態，達到關斷后期波形平坦、無過沖、無振蕩的目的。本專利技術將H橋路無源恒壓鉗位電路和阻尼匹配電阻可調的電路結合起來，針對不同線圈應用于不同環境中，通過旋鈕開關選擇合適的鉗位電壓和合適的匹配電阻，縮短了關斷時間，提高了發射電流波形關斷沿的線性度，保證發射電流正負關斷沿嚴格一致，保證關斷后期波形平坦、無過沖、無震蕩，達到改善波形的目的，實現了發射電流波形整形的目的，使得數據處理和反演解釋的準確性得到提高。常規RCD吸收電路關斷時間長、且關斷后容易引入震蕩；改進的RCD吸r>收電路雖然較常規RCD電路在關斷時間上有所縮短，但存在電流下降沿線性度差的問題；準諧振電路進一步減小了關斷時間，但其發射電流關斷沿下降初期，線性度較差；饋能型恒壓鉗位電路能得到較好關斷效果，且可以改善發射電流的上升沿，但系統控制復雜，并且由于大容量電容的存在，系統體積常常較大。TVS方法可以實現下降沿的短時間關斷，但是TVS不能長時間承受瞬時脈沖，受功率限制，吸收能量的累積會使其燒毀，因此只適用于小功率發射系統，且TVS存在較大結電容，會使得發射電流產生震蕩。CN104682763A公開了一種饋能恒壓鉗位高速關斷裝置，其主橋路部分的恒壓源部分需要復雜的控制系統，而且鉗位電壓恒定，無法根據線圈和環境的不同來選擇合適的鉗位電壓值和匹配電阻值，無法在不同的環境中得到最佳的發射電流波形。饋能型需要容量和體積很大的電容，增加了發射系統的體積和重量，不利于野外施工的搬運，不利于復雜環境、狹窄空間下的工作。CN104407391A公開了一種磁性源非調制式發射機及控制方法，其發射橋路部分屬于饋能型鉗位電路，需要大體積大容量的大電容，且運用了復雜的控制系統，可靠性方面不能保證，生產成本也相應的增加。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于提供一種瞬變電磁發射機電流波形整形電路，通過將H橋路無源恒壓鉗位電路和阻尼匹配電阻可調的電路結合起來，針對不同發射線圈應用于不同環境中，選擇合適的鉗位電壓和合適的阻尼匹配電阻，保證關斷后期波形平坦、無過沖、無震蕩，達到改善發射電流波形波形的目的，保證發射電流正負下降沿嚴格一致，使得數據處理和反演解釋的準確性得到提高。本專利技術是這樣實現的，本專利技術提供了一種瞬變電磁發射機電流波形整形電路，包括：開關電源模塊，提供所需電能；快恢復二極管，與所述開關電源模塊連接后，單向導通，防止高壓感應電動勢損壞電源模塊；發射橋路模塊，通過所述快恢復二極管與開關電源模塊連接獲取電能，并連接一驅動電路驅動發射橋路模塊中的開關管按特定的頻率開關動作，在發射線圈中產生一定頻率的交變電流脈沖；開關電源模塊經過發射橋路模塊逆變為雙脈沖交流電流產生一次激勵電磁場；驅動電路是主控電路模塊與發射橋路模塊之間的橋梁，實現了弱電信號控制強電信號的功能，通過驅動電路驅動發射橋路模塊中的開關管按特定的頻率開關動作，在發射線圈中產生一定頻率的交變電流脈沖。發射線圈，與所述發射橋路模塊連接后產生一次激勵脈沖場；可根據施工環境需要設計，不局限于線圈的匝數和體積；阻尼匹配吸收電路，阻尼匹配吸收電路為一定值阻尼匹配吸收電阻與多組特定阻值的匹配電阻串聯后并聯在發射線圈兩端，每個特定阻值上的匹配電阻上并聯切換開關，通過切換開關選擇需要的匹配電阻值；無源恒壓鉗位電路，由多個穩壓二極管串聯后并聯在發射橋路模塊兩端，并通過外置的旋鈕選擇調節所需要的鉗位電壓。進一步地，所述發射橋路模塊包括四個IBGT模塊通過兩兩IBGT模塊串聯后在兩組串聯的IBGT模塊中間連接發射線圈組成的H橋路。IBGT模塊具有較快的開關速度，并且內部含有寄生并聯二極管，既可以起到保護IGBT模塊的作用，防止感性負載的較高的反向感應電動勢擊毀IGBT模塊，同時對IGBT模塊的寄生電容存儲的電量進行泄放，防止電容電量的積累燒壞IGBT模塊。進一步地，所述無源恒壓鉗位電路的鉗位電壓值的范圍在0～500V可調，間隔為30V。寬范圍小分度值的鉗位電壓調節使得對于不同的發射天線更能精確調節到合適的鉗位電壓值。鉗位電壓值高于開關電源模塊的輸出電壓，這樣在開關管導通時，無源恒壓鉗位電路中的鉗位二極管處于高阻狀態，鉗位二極管不工作，對發射橋路不產生影響，在橋路關斷時，發射線圈產生較高的感應電動勢，達到鉗位二極管的閾值，鉗位二極管迅速導通，由高阻態變為低阻態，將線圈負載兩端的電壓鉗位在固定的電壓值，根據發射線圈的不同，選擇合適的鉗位電壓，調節鉗位電壓值，一方面可以改變發射電流的關斷時間，另一方面可以調整發射電流下降沿的線性度，鉗位電壓越高，發射電流波形的關斷時間越短，發射電流波形的線性度越好，因此可以對發射電流的波形進行整形，提高發射電流關斷沿的波形，但是鉗位電壓值的增大對開關管耐壓的要求越來越高，因此不能無限制的增大穩壓二極管的鉗位電壓值。采用的鉗位二極管為無源器件，操作簡便，可靠性高，匹配度好，可以適用于多種發射線圈。進一步地，阻尼匹配吸收電路為一定值阻尼匹配吸收電阻與多組特定阻值的匹配電阻串聯后并聯在發射線圈兩端，每個特定阻值上的匹配電阻上并聯切換開關。進一步地，匹配電阻的阻值分為粗調和細調，其中，粗調范圍為0～2000Ω，精度為200Ω；細調范圍為50～230Ω，精度為20Ω。阻尼匹配電阻通過粗調找到大致的阻尼匹配電阻，再經過細調找到最合適的阻尼匹配電阻值。阻尼匹配吸收電路是由特定阻值的匹配電阻串聯切換開關并聯在發射線圈兩端，通過切換開關選擇合適的匹配電阻值。在線圈負載中存在著本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種瞬變電磁發射機電流波形整形電路，其特征在于，包括：開關電源模塊，提供所需電能；快恢復二極管，與所述開關電源模塊連接后，單向導通，防止高壓感應電動勢損壞電源模塊；發射橋路模塊，通過所述快恢復二極管與開關電源模塊連接獲取電能，并連接一驅動電路驅動發射橋路模塊中的開關管按特定的頻率開關動作，與發射線圈連接，產生一定頻率的交變電流脈沖；阻尼匹配吸收電路，并聯在發射線圈兩端，通過切換開關選擇需要的匹配電阻值；無源恒壓鉗位電路，由多個穩壓二極管串聯后并聯在發射橋路模塊兩端，并通過外置的旋鈕選擇調節所需要的鉗位電壓。

【技術特征摘要】
1.一種瞬變電磁發射機電流波形整形電路，其特征在于，包括：
開關電源模塊，提供所需電能；
快恢復二極管，與所述開關電源模塊連接后，單向導通，防止高壓感應電
動勢損壞電源模塊；
發射橋路模塊，通過所述快恢復二極管與開關電源模塊連接獲取電能，并
連接一驅動電路驅動發射橋路模塊中的開關管按特定的頻率開關動作，與發射
線圈連接，產生一定頻率的交變電流脈沖；
阻尼匹配吸收電路，并聯在發射線圈兩端，通過切換開關選擇需要的匹配
電阻值；
無源恒壓鉗位電路，由多個穩壓二極管串聯后并聯在發射橋路模塊兩端，
并通過外置的旋鈕選擇調節所需要的鉗位電壓。
2.按照權利要求1所述的瞬變電磁發射機電流波形整形電路，其特征在于，
所述發射橋路模塊包括四個IBGT模塊通過兩兩IBGT模塊串聯后在兩組IBGT
模塊中間連接發射線...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫淑琴，巨長磊，尚新磊，彭良玉，林君，賀巖，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：吉林;22