[發明專利]一種航空瞬變電磁法多波脈沖發射電路

有效

• 申請號: 201810111697.8
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108337006B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 李軍峰;劉磊;吳珊;劉俊杰;廖桂香;黃威;高衛東
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所
• 主分類號: H04B1/04
• 分類號: H04B1/04;H04B14/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供一種航空瞬變電磁法多波脈沖發射電路，隔離降壓電源U2、濾波器一、防反沖單向二極管D3為激發梯形脈沖提供合適的電平和能量，濾波器一包含電感L3、電容C5；隔離升壓電源U1、濾波器二、高壓充電器為激發半正弦波脈沖提供合適的電平和能量，濾波器二包含電感L1、電容C1，高壓充電器包含電感L2、IGBT開關管G1、二極管D1、電容C2；波形輔助控制電路包含二極管D2、電容C3、IGBT開關管G2、電容C4；開關管G2由兩只IGBT開關管反向串接組成，IGBT開關管G2關斷后，將電容C3和電容C4隔離，使得梯形波脈沖的關斷沿與電容C3無關；它使得該電路可以兼顧探測深度能力和淺地層分辨能力。

技術領域

本發明涉及電磁勘探技術領域，尤其涉及一種航空瞬變電磁法多波脈沖發射電路。

背景技術

航空瞬變電磁測量系統通常用一套發射子系統來激發一次電磁場，在地下感應產生的渦旋電流形成二次場，用接收子系統來獲取二次場信號，利用二次場與大地導電率存在的函數關系，通過數據處理和解釋技術來研究地下電性分布情況。

航空瞬變電磁測量系統的發射脈沖波形對探測效果影響很大，一方面要求通過較高的脈沖幅值，以提高發射磁矩，進而提高深部地質體的探測能力，另一方面又要求脈沖具有較短的關斷沿，以增加激勵源的頻帶寬度，進而提高對淺層地質體的分辨能力。

航空瞬變電磁系統通過增加發射線圈面積和發射電磁脈沖的峰值電流來提高發射峰值磁矩，一般采用多匝圍繞飛機布設的線圈來增加面積，通過降低發射線圈直流電阻來提高峰值電流。但由于大電感量、小電阻發射線圈造成時間常數(L/R)增大，導致上升沿和下降沿過渡時間長，很難得到理想的快速關斷的電流波形。

為了獲得較大的發射磁矩，國內外早期普遍采用半正弦波諧振發射技術來解決低阻、大電感發射線圈帶來的上述問題。通過發射線圈(電感L、電阻R_TX)串接電容(C)的方式，通過諧振原理可產生脈沖寬度為t＝π·√LC，峰值電流為I_Peak＝4U_dc/(π·R_TX)，諧振電壓為U_peak＝I_peak·√(L/C)的半正弦波電流脈沖。但由于受到電路元器件耐壓能力的限制，諧振電容不能過小，導致脈沖的下降沿時長，關斷速度慢，不利于提高系統的淺層分辨能力。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本發明提供一種航空瞬變電磁法多波脈沖發射電路，它在發射大幅值雙極性半正弦波脈沖的基礎上，還能產生一組小幅值的快速關斷的梯形波。大幅值的半正弦脈沖使得激發源具有更高的能量，快速關斷沿的小幅值梯形脈沖使得激發源又具有較寬的頻帶，從而使得該電路可以兼顧探測深度能力和淺地層分辨能力。

本發明的技術方案是：提供一種航空瞬變電磁法多波脈沖發射電路，它包括隔離降壓電源U2、濾波器一、防反沖單向二極管D3，隔離降壓電源U2、濾波器一、防反沖單向二極管D3為激發梯形脈沖提供合適的電平和能量，濾波器一包含電感L3、電容C5，隔離降壓電源U2的正極通過串聯電感L3接到電容C5的正極和二極管D3的陽極，隔離降壓電源U2負極和電容C5的負極接地，二極管D3的陰極接到H全橋逆變電路；

隔離升壓電源U1、濾波器二、高壓充電器為激發半正弦波脈沖提供合適的電平和能量，濾波器二包含電感L1、電容C1，高壓充電器包含電感L2、IGBT開關管G1、二極管D1、電容C2，隔離升壓電源U1的正極通過串聯電感L1接到電容C1的正極和電感L2的一端，電感L2的另一端接到IGBT開關管G1的集電極和二極管D1的陽極，二極管D1的陰極接到電容C2的正極，電容C1、電容C2的負極和IGBT開關管G1的發射極接地；

高壓充電器后連接波形輔助控制電路，波形輔助控制電路包含二極管D2、電容C3、IGBT開關管G2、電容C4，二極管D2的陽極為波形輔助控制電路的輸入正端，二極管D2的陰極接到電容C3的正極和IGBT開關管G2的一端，IGBT開關管G2的另一端接到電容C4的正極，電容C3、C4的負極接地；