[發(fā)明專利]感性負載的單極性梯形脈沖電流控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910190945.3
• 申請日: 2009-09-24
• 公開（公告）號: CN101672931A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發(fā)明（設計）人: 付志紅;常承志;劉翔宇;朱學貴;張淮清
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01V3/02
• 分類號: G01V3/02
• 代理公司: 重慶大學專利中心
• 代理人: 孫榮川

技術領域

本發(fā)明涉及一種感性負載的單極性梯形脈沖電流控制方法及裝置，適用于瞬變電磁法探測的發(fā)送機在發(fā)送線圈中產生脈沖電流，應用于地球物理勘探、無損檢測領域。

背景技術

瞬變電磁法是探測地下介質電性參數等信息的重要方法之一，在礦產勘探、地下水探測、工程監(jiān)測和土壤鹽堿化調查、無損檢測等領域具有廣闊的應用前景。瞬變電磁法通常是利用幅值恒定的脈沖電流在地下建立一次磁場，脈沖電流周期性關斷，檢測地質體產生的二次磁場，通過分析和處理二次場數據，確定地下地質結構。

目前，瞬變電磁法以發(fā)射雙極性方波脈沖電流作為激勵場源，現有技術也主要是利用方波脈沖電流的下降沿。采用雙極性方波脈沖電流的原因在于，在正、負向電流關斷后，在感應線圈會產生符號相反、大小相等的感應電壓，兩次信號相減，可增強信號，并可消除系統(tǒng)零點。實際上，脈沖電流的上升沿也是可以利用的，如果發(fā)射單極性梯形脈沖電流，上升和下降沿同樣會在感應線圈產生符號相反、大小相等的感應電壓。采用雙極性方波脈沖電流，其利用效率降低了一半，同時，產生雙極性方波脈沖電流需采用全橋結構，功率管數量較多，功耗大，控制較復雜。如果產生單極性梯形脈沖電流，主電路將不再需要全橋結構，功率管的數量將會減少，功耗大大降低，有利縮小儀器體積，使系統(tǒng)輕便化。

上升沿沒有被利用的主要原因是：負載是感性負載，嚴重影響了發(fā)射電流的形狀，脈沖電流并不是理想的雙極性方波，脈沖電流上升沿(前沿)是按指數或分段線性上升，而脈沖電流的下降沿(后沿)為斜階躍波形，前、后沿不對稱。如專利授權號為ZL200410081518.9的“具有上升沿提升能力的電流脈沖下降沿線性可調的控制方法及裝置”，能實現下降沿線性可調，但不能實現上升沿線性可調。又如專利授權號為ZL200810069272.1的“感性負載的寬頻恒幅交流方波電流控制方法及裝置”，能實現上升沿、下降沿線性，但上升沿和下降沿并不對稱，產生的電流為雙極性交流方波。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對上述的不足，提供了一種感性負載的單極性梯形脈沖電流控制方法及裝置，使發(fā)射電流前沿線性上升、前后沿對稱，實現了單極性梯形脈沖電流。

為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案是：

1、一種感性負載的單極性梯形脈沖電流控制方法，該方法按以下順序步驟進行：

(1).合上開關S，通過調節(jié)時序控制3，調節(jié)輸出負載電流i_o(t)的頻率，負載電流的周期須大于電子開關的開通、關斷時間之和；

(2).恒流源控制電路6和恒流電感2構成一個恒流源，通過調節(jié)恒流源控制電路6中恒流源基準電壓電路，設定恒流源電流幅值；

(3).調節(jié)負載電流控制電路1中負載電流基準電壓電路，設定負載電流幅值；

(4).時序控制3的輸出端、恒流源控制電路6的輸出端和負載電流控制電路1的輸出端，分別連接到驅動信號合成電路7的輸入端，驅動信號合成電路7按驅動信號合成電路真值表1-1完成邏輯運算后，分別輸出信號Y₁、Y₂到驅動電路8的兩個輸入端，驅動電路8的兩個輸出端分別連接到第一開關管J₁和第二開關管J₂的控制端；從而控制開關管的導通和關斷，按設定頻率輸出脈沖電流，并使恒流源輸出的電流以及負載電流都穩(wěn)定在設定值；

驅動信號合成電路真值表1-1

表中：

1-表示高電平；????????????????0-表示低電平；

K₀-開關使能時序信號；?????????K₁-負載電流周期信號；

K₂-恒流源控制電路輸出信號；???K₃-負載電流控制電路輸出信號；

Y₁-驅動信號合成電路輸出端信號；

Y₂-驅動信號合成電路另一輸出端輸出信號；

(5).設定上升鉗位器件9的恒壓鉗位電壓V₁，從而改變發(fā)射電流上升沿的斜率，V₁遠大于V_S，使上升沿線性上升，V₁須小于所有開關管、所有二極管的最小額定耐壓；

(6).按公式③設定下降鉗位器件10的恒壓鉗位電壓V₂，從而改變發(fā)射電流下降沿的斜率，使下降沿線性下降；

存t₀時刻：恒流電感2中的電流達到設定值；