[發明專利]地空頻率域電磁法可控頻率源探測信號脈寬調制方法

有效

• 申請號: 201810075764.5
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108427145B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 于生寶;高麗輝;陳楠;黃勇;韓月;陳仁輝
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V3/165
• 分類號: G01V3/165
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王淑秋

1.一種地空頻率域電磁法可控頻率源探測信號脈寬調制方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1，根據勘探深度范圍，利用趨膚深度公式(1)確定發射電流主頻的頻帶范圍：

其中，δ為勘探深度，ρ為均勻半空間電阻率，f為角頻率；

步驟2，對應不同勘探目標，結合勘探時對縱向分辨率的要求，得到發射電流主頻的個數及分布，即頻域發射電流譜；

步驟3，根據能量守恒定律確定頻域發射電流主頻的幅值：

其中|J_n|是標準方波時域發射電流主頻的幅值，其一次諧波電流主頻幅值為(4/π)J_max，J_max為最大時域電流幅值；n為諧波次數；

由步驟1和步驟2得到的頻域發射電流譜的各次諧波電流幅值分別為I₁,I₂......I_i......；I_i不能高于(4/π)J_max，同時應滿足能量守恒，即滿足公式(4)：

步驟4，將雙極性SHEPWM波信號作為可控頻率源探測信號，列寫雙極性SHEPWM波的基波及各次受控諧波的傅里葉系數和直流分量表達式：

當被控分量即包含發射電流奇次諧波幅值又包含發射電流偶次諧波幅值時，采用雙極性全周期無對稱特點SHEPWM波；當被控分量僅包含發射電流奇次諧波幅值時，采用雙極性全周期無對稱特點SHEPWM波或者雙極性半周期鏡像對稱SHEPWM波；

雙極性全周期無對稱特點SHEPWM波y(ωt)的基波及各次受控諧波的傅里葉系數a_i、b_i和直流分量b₀如下：

雙極性半周期鏡像對稱SHEPWM波y(ωt)的基波及各奇次受控諧波的傅里葉系數a_j、b_j和直流分量b'₀如下：

b'₀＝0 (10)

式中，U_d為逆變器輸入直流電壓，N為開關角度的個數，α_k(k＝1,2,…N)為開關角度；

步驟5，建立地空頻率域電磁法SHEPWM可控頻率源的非線性方程組：

采用雙極性全周期無對稱特點SHEPWM波時，令雙極性SHEPWM波的基波及各次受控諧波的傅里葉系數a_i＝I_i，同時傅里葉系數b_i＝0和直流分量b₀＝0，得到非線性方程組(11)：

0＜α₁＜α₂＜…＜α_N＜2π (12)

采用雙極性半周期鏡像對稱SHEPWM波時，令雙極性SHEPWM波的基波及各次受控諧波的傅里葉系數a_j＝I_i，同時傅里葉系數b_j＝0和直流分量b'₀＝0，得到非線性方程組(13)：

0＜α₁＜α₂＜…＜α_N＜π (14)

對非線性方程組(11)、(13)求解，獲得時間軸上的開關角度α₁、α₂、…、α_N。

2.根據權利要求1所述的地空頻率域電磁法可控頻率源探測信號脈寬調制方法，其特征在于采用神經網絡遞歸算法對非線性方程組(11)、(13)求解，獲得時間軸上的開關角度α₁、α₂、…、α_N。

3.根據權利要求2所述的地空頻率域電磁法可控頻率源探測信號脈寬調制方法，其特征在于采用神經網絡遞歸算法來獲得開關角度的步驟如下：

步驟6，變換非線性方程組(11)得到非線性方程組(15)：

0＜α₁＜α₂＜…＜α_N＜2π；f(α)＝[f₁(α) f₂(α) … f_N(α)]^T；α＝[α₁ α₂ … α_N]^T；

變換非線性方程組(13)得到非線性方程組(16)：

0＜α₁＜α₂＜…＜α_N＜π；f(α)＝[f₁(α) f₂(α) … f_N(α)]^T；α＝[α₁ α₂ … α_N]^T；

步驟7，求解非線性方程組(15)、(16)的Jacobi矩陣：

步驟8，初始化參數λ：λ∈[0,1]；

步驟9，根據式(18)、(19)、(20)、(21)、(22)進行迭代運算，獲得開關角度α^m+2：

α^m+1＝α^m+λdα^m (18)

f(α^m+1)＝[f₁(α^m+1) f₂(α^m+1) … f_N(α^m+1)]^T (21)

采用雙極性全周期無對稱特點SHEPWM波時，2π內等間距取N個角度值做為α^m的一組初始值α⁰；采用雙極性半周期鏡像對稱SHEPWM波時，π內等間距取N個角度值做為α^m的一組初始值α⁰；

即

每迭代一次判斷dα^m+1是否收斂到規定值，是則根據式(18)計算α^m+2，將其中的作為雙極性SHEPWM波的開關角度輸出，否則將m加1后再進行下一次迭代運算，直到dα^m+1收斂到規定值。