[發明專利]一種航空電磁發射裝置及方法

有效

• 申請號: 201810770579.8
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109061747B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 張一鳴;原大康;張國森;高俊俠
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01V3/16
• 分類號: G01V3/16;G01V3/17
• 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

本發明提供了一種航空電磁發射裝置及方法，包括采用三相PWM全控整流方式的整流單元；機載交流電源或發電機將交流電經過整流單元轉換為直流電并傳遞給能量存儲單元；高頻換向電路單元根據主控單元發出的信號切換電路工作狀態，以配合發射單元的發射相位；串聯諧振單元和高頻換向電路單元并聯，生成要求發射波形并通過發射單元發射。本發明通過將整流單元采用三相PWM全控整流方式控制調整供電端，保證了整流單元直流側輸出電壓穩定且可按要求調節，并且省去了交流側的濾波電感，降低了裝置的復雜程度，減輕了裝置的體積和重量，同時結合能量存儲單元、高頻換向電路單元以及串聯諧振單元，優化了拓撲結構，提高了裝置的穩定性、發射效率和時長。

技術領域

本發明涉及航空電磁勘測領域，尤其涉及一種航空電磁發射裝置及方法。

背景技術

近年來，我國淺部及地形條件有利地區的資源勘查接近枯竭，急需發展深部和無人區探測技術及相關儀器裝備，為深部和地形條件復雜的地區展開勘測提供有力的技術支撐。利用直升機為工作平臺，對深部和地形條件復雜的地區進行大面積的資源普查和勘探，非常適合這些地區，無需地面工作人員且工作效率高，是礦產資源“攻深找盲”的重要技術手段之一。

具體地，時間域航空電磁勘探是以直升機為工作，離地面一定高度進行飛行作業，通過吊艙上的發射線圈進行大功率發射，激發大地產生二次感應場，該信號攜帶有地下礦體的電特性參數，通過機載的矢量磁傳感器將檢測該信號，通過數據處理與反演解釋該信號，可通過地下礦體的特性參數及其狀態特性分布情況。

一方面，為了增加礦產資源的探測深度，就需要加大航空電磁發射裝置的發射磁矩，而增加發射磁矩則需要加大發射線圈上的發射電流，即需要加大發射裝置的供電功率，由此來增加探測深度；另一方面，為了增加礦產資源的探測區域，就需要增加直升機的飛行里程和信號發射時間，然而，隨著供電功率、飛行里程和信號發射時間的增加，發射裝置的體積和重量也會增加，但是飛行平臺的載荷限制，會限制發射功率的提升，縮短飛行作業的時長，影響勘探效率。

目前，航空電磁發射裝置的拓撲結構一般需要多級整流-逆變-整流，各類變壓器、磁性儲能元件的數量較多，結構復雜、體積大且效率低下，能量損耗也較大。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何降低航空電磁發射裝置的結構復雜程度，減輕裝置的體積和重量，從而在有限的空間內提高裝置的發射效率和發射時長，提高裝置的穩定性。為了解決上述技術問題，一方面，本發明提供了一種航空電磁發射裝置，包括：

依次連接的充電控制單元、采用三相PWM全控整流方式的整流單元、能量存儲單元、串聯諧振單元和發射單元；還包括分別與整流單元、串聯諧振單元和發射單元連接的驅動單元；分別與充電控制單元和驅動單元連接的主控單元；以及分別與交流電源或發電機、能量存儲單元、串聯諧振單元、發射單元和主控單元連接的信號檢測單元；交流電經過整流單元轉換為直流電并傳遞給能量存儲單元，信號檢測單元檢測能量存儲單元的端電壓信號并傳送給主控單元，主控單元根據能量存儲單元的端電壓信號生成相應的驅動信號并傳送給整流單元對應的驅動單元，整流單元根據驅動單元的驅動信號運行，保持能量存儲單元的端電壓在范圍內保持穩定；串聯諧振單元和發射單元構成串聯諧振電路；信號檢測單元檢測串聯諧振電路中的諧振電流值傳送給主控單元，主控單元根據諧振電流值判斷發射過程，控制發射單元的發射開關，諧振產生的發射波形生成后斷開串聯諧振電路。

優選地，本航空電磁發射裝置還包括高頻換向電路單元，高頻換向電路單元設于能量存儲單元和串聯諧振單元之間，能量存儲單元和串聯諧振單元分別和高頻換向電路單元連接；高頻換向電路單元根據主控單元發出的驅動信號切換電路工作狀態，將能量存儲單元按照發射單元的發射相位與串聯諧振單元連接；串聯諧振單元和高頻換向電路單元并聯，生成要求發射波形并通過發射單元發射。

優選地，本航空電磁發射裝置還包括機載交流電源或發電機，機載交流電源或發電機作為供電端，分別與充電控制單元和信號檢測單元連接。