[發明專利]磁性源非調制式發射機及控制方法

有效

• 申請號: 201410740634.0
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104407391A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 王世隆;楊宇;胡雪巖;林君
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王立文

技術領域

本發明涉及一種地球物理勘探設備，尤其是瞬變電磁發射系統，特別是發射天線為強感性磁性源(線圈)負載的磁性源電磁發射機。

背景技術

時間域瞬變電磁法(TEM)是地球物理探測領域里一種應用前景十分廣闊的勘探方法,且目前已經成功地應用于煤礦、金屬礦、石油、煤氣勘查等工程探測方面。瞬變電磁發射機通常使用大電感、小電阻的線圈負載，尤其在航空電磁法和井下電磁法等特殊場合對線圈的尺寸有所限制，實際上多采用多匝小線圈。因此，對于瞬變電磁磁性源發射機的功率變換電路提出了特殊的要求。

CN203786309U公開了一種“瞬變電磁發射機被動吸收電路”，采用TVS管、SIDAC器件來吸收關斷時發射線圈中的發射電流，減小電流關斷時間，但是往往應用在強感性磁性源(線圈)負載上關斷延時還是太長，而且關斷延時電流波形下降沿非線性，不可控制，淺層盲區很大。

現有的航空瞬變電磁發射機使用調制式發射技術，雖然減小了電流關斷延時和電流上升時間，但是發射電流波形是經調制過的，波形不穩定，電流紋波較大，會產生電磁干擾，從而影響探測精度。

趙海濤在<儀器儀表學報>2013年第4期P803-808公開了《恒壓鉗位高速關斷瞬變電磁發射系統》，提到了“恒壓鉗位電路”，該電路應用后，電流關斷延時短，電流下降沿線性度高，并提升了電流前沿上升速度，但在關斷后電流有反向，并且帶有振蕩，對二次場影響比較大，也給數據反演解釋帶來了很大的難度。

發明內容

本發明的目的就是針對上述現有技術存在的不足，提供一種針對強感性磁性源(線圈)負載，能夠在使用感性較大的發射線圈時，通過對功率變換電路改進和控制，實現發射電流高速關斷，下降沿線性度好，關斷后波形無振蕩，無反向，電流前沿上升速度加快，并且采用閉環自動控制的磁性源非調制式發射機。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

磁性源非調制式發射機，是由主控制模塊1分別連接人機接口8、GPS模塊和WIFI模塊7、筆記本電腦11，主控制模塊1經A/D模塊6和H橋路3與電源9連接，主控制模塊1經驅動模塊2、鉗位電路4和H橋路3與發射線圈10連接，驅動模塊2經阻尼吸收電路5和H橋路3與發射線圈10連接，驅動模塊2與H橋路3連接，鉗位電路4與A/D模塊6連接構成。

所述的H橋路3正向供電開始Q1和Q4導通，Q3、Q2和Q5截止，當Q1和Q4截止，Q3和Q2導通，Q3、Q2和Q5中的續流二極管和電容C1構成續流回路，負載能量轉移到C1；負向供電截止Q1、Q4和Q5中的續流二極管和電容C₁構成續流回路。

所述的發射線圈10為100＊100m單匝線圈、1m＊1m多匝線圈、2m＊2m多匝線圈或20m＊20m多匝線圈。

所述的主控制模塊1通過雙閉環控制發射電路，其中一組閉環網絡控制鉗位電路4的鉗位電壓自動調整到所設電壓；另一組閉環網絡通過控制阻尼吸收電路3自動調整吸收，使關斷后的電流波形無震蕩。

所述的電源9進入橋路前串有二極管，二極管在發射電流截止時刻發射線圈10上的瞬間高壓不會對電源造成沖擊，鉗位電路4的高壓電容將此能量儲存，在脈沖電流上升沿放電時，能量全部加在發射線圈10上，而不會回饋到電源9，降低了能量損耗，且大大提升了電流脈沖前沿上升速度。

所述的H橋路3功率開關管兩端設有保護單元，在橋路正常打開后將保護單元中的能量經過發射線圈放掉，提升了電流前沿，并且不對電流關斷有影響。

磁性源非調制式發射機的控制方法，包括以下步驟:

A、首先儀器啟動準備設置參數，包括：頻率、占空比、發射電流最大值、鉗位電壓和線圈類型

B、設置好參數后準備發射，儀器進入預發射狀態，啟動發射后，發射機先給電容充電，充電完成后進入參數校正階段，參數校正結束；

C、驅動控制，使用兩組閉環控制，兩組閉環同時工作：

其中一組控制鉗位電壓，通過測量高壓電容兩端的電壓后，將模擬量轉換為數字量，然后進行數字濾波，開口時間調整，參數修正；

另一組網絡通過控制阻尼吸收電路，采集發射電流，關斷延時測量，吸收時間調整，參數修正；

D、經過雙閉環控制后，發射機進行高壓參數修正和關斷延時測量修正，詢問是否停止發射，如果停止發射跳到設置參數頁面，如果不停止發射，則開始測量；

E、該控制方法實現了發射機自動工作，操作人員只需設置好初始發射機自動完成工作。