负载并联放电的瞬变电磁发射机电路制造技术

本发明专利技术涉及一种负载并联放电的瞬变电磁发射机电路，是由直流电源经H桥电路、负载线圈Ⅰ、双向开关Ⅰ、负载线圈Ⅱ和双向开关Ⅱ……与负载线圈N连接，负载线圈Ⅰ、负载线圈Ⅱ…….和负载线圈N分别与负载放电回路连接，负载放电回经恒压钳位能量回馈电路与直流电源连接构成与现有技术相比通过双向开关和二极管使负载线圈在电流上升以及稳定时处于串联状态，线圈放电时处于并联状态。有效降低了负载放电时的等效电感，减小发射机关断延时，减小瞬变电磁探测盲区。负载线圈分段方式灵活，可依据具体探测需要改变并联负载电感量。在同样的关断延时下，能够增加发射电流或者负载圈数，增大等效磁矩，进而增加探测深度和分辨率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种地球物理探测中的瞬变电磁探测仪电路，尤其是能够适用于各种功率等级的瞬变电磁发射机电路。
技术介绍
瞬变电磁探测仪器广泛应用于地球物理探测领域，通常由发射机和接收机组成，其探测深度和探测精度不仅与接收机的采样速度、动态范围、噪声性能等因素有关,还与发射机的发射电流、关断时间、关断波形等因素有关。工作原理如下，发射机向多匝导线构成的感性负载(如附图2所示)发送双极性电流波形(如附图3所示)，激发一次脉冲磁场，该一次场传播至地下并激励地下导电介质产生涡流，当发射机关断电流从而使一次场消失时，感应的涡流会产生二次场，且产生的二次场不会随一次场消失而立即消失,即有一个瞬变过程。利用接收机接收二次场数据，再通过反演分析，研究其与时间的变化关系,从而确定地下导体的电性分布结构及空间形态，获知地下电导率、地层结构等信息。由于一次场强度远大于二次场，在一次场没有消失的情况下，无法用接收机接收到二次场的数据。根据相关理论，瞬变电磁二次场早期信号反应浅层地质信息，晚期信号反应深层地质信息。这导致反映浅层地质信息的早期二次场信号的丢失，使得瞬变电磁探测仪器存在一定的探测盲区。为了减小探测盲区，要求瞬变电磁发射机的关断延时尽量短，也就是负载线圈中的电流下降到零的时间尽量短，电流过冲尽量小而且不产生振荡。另外，当探测较深处(1km以下)的地质信息时，需要产生较大磁矩，这可以通过增大发射电流或者增加线圈匝数来实现，但增大电流或增加匝数又会带来发射机关断延时增大，过冲增大的问题。因此，瞬变电磁发射机研究的关键问题主要是如何减小关断延时、如何减小电流过冲、如何抑制振荡的问题。为了解决上述问题，人们想出了很多办法。如重庆大学付志宏在2006年《中国电机工程学报》第5期(05)P70-75《两种新颖的准谐振型电流脉冲整形电路》中提出的耗能型恒压钳位电路和馈能型恒压钳位电路，吉林大学周逢道在2013年《吉林大学学报》第4期(4)P1023-1028《时间域电磁探测发射电流过冲产生原理及抑制》中提出的加速电阻增大阻尼的方法等。这些方法在一定程度上解决了上述问题，提升了发射机的性能，减小了探测盲区。但上述问题仍然存在。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述现有技术的不足，为了进一步提高发射机的性能，减小探测盲区、增大探测深度，提供一种负载并联放电的瞬变电磁发射机电路。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：负载并联放电的瞬变电磁发射机电路，包括直流电源、H桥电路、负载线圈、双向开关、负载放电回路和恒压钳位电路，是由直流电源经H桥电路、负载线圈Ⅰ、双向开关Ⅰ、负载线圈Ⅱ和双向开关Ⅱ……与负载线圈N连接，负载线圈Ⅰ、负载线圈Ⅱ…….和负载线圈N分别与负载放电回路连接，负载放电回经恒压钳位能量回馈电路与直流电源连接构成。双向开关与各匝负载线圈连接，使负载线圈在电流上升以及稳定时处于串联状态，线圈在放电时处于并联状态。每匝线圈由四个二极管构成双向放电回路，线圈的一端连接两个二极管D1和D2，D1的阴极连接线圈，D1的阳极连接直流电源的负极，D2的阳极连接线圈，D2的阴极连接钳位电容C2；线圈的另一端连接两个二极管D3和D4，D4的阴极连接线圈，D4的阳极连接直流电源的负极，D3的阳极连接线圈，D3的阴极连接钳位电容C2。负载并联方案能调整，由N匝线圈构成的负载，依据实际需求，能拆分为N个单匝线圈并联，也能拆分为N/2个，每个两匝线圈并联连接。有益效果：本专利技术与现有技术相比其优点主要是：能有效缩短负载线圈放电时间，减小发射机的关断延时，进而减小瞬变电磁探测盲区。负载线圈分段方式灵活，可依据具体探测需要改变。在同样的关断延时下，能够增加发射电流或者负载圈数，增大等效磁矩，进而增加探测深度和分辨率。附图说明：附图1：负载并联放电的瞬变电磁发射机电路结构框图附图2：瞬变电磁发射机负载线圈及其等效电路图附图3：瞬变电磁发射机理想电流波形和实际电流波形图附图4：负载并联放电发射机完整电路图附图5：每匝线圈的二极管放电回路结构图附图6：n个线圈逐匝并联电路图附图7：负载正向放电电流回路图附图8：负载反向放电电流回路图具体实施方式：下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明：负载并联放电的瞬变电磁发射机电路，包括直流电源、H桥电路、负载线圈、双向开关、负载放电回路和恒压钳位电路，是由直流电源经H桥电路、负载线圈Ⅰ、双向开关Ⅰ、负载线圈Ⅱ和双向开关Ⅱ……与负载线圈N连接，负载线圈Ⅰ、负载线圈Ⅱ…….和负载线圈N分别与负载放电回路连接，负载放电回经恒压钳位能量回馈电路与直流电源连接构成。双向开关与各匝负载线圈连接，使负载线圈在电流上升以及稳定时处于串联状态，线圈在放电时处于并联状态。每匝线圈由四个二极管构成双向放电回路，线圈的一端连接两个二极管D1和D2，D1的阴极连接线圈，D1的阳极连接直流电源的负极，D2的阳极连接线圈，D2的阴极连接钳位电容C2；线圈的另一端连接两个二极管D3和D4，D4的阴极连接线圈，D4的阳极连接直流电源的负极，D3的阳极连接线圈，D3的阴极连接钳位电容C2。负载并联方案能调整，由N匝线圈构成的负载，依据实际需求，能拆分为N个单匝线圈并联，也能拆分为N/2个，每个两匝线圈并联连接。电路结构：瞬变电磁发射机负载通常由线圈构成，具大感性、低回路电阻特点，发射磁矩正比于线圈等效面积和发射电流。对于感性负载，电感量越大，关断延时越长，为了减小负载电感量，地面瞬变电磁发射机负载通常由单匝大线圈构成，但在航空瞬变电磁和海洋瞬变电磁领域，由于操作难度和环境的限制，通常不能布置像地面负载那样的单匝大线圈，而是以多匝小线圈作为负载来获得想要的磁矩。通常负载线圈可以等效为电感和电阻串联的结构，一个四匝线圈及其等效电路如附图2所示。发射机采用H桥电路向负载线圈发送如附图3所示的电流波形，理想的电流波形没有关断延时，但由于负载线圈等效的电感放电需要时间，故实际电流需要经过一段时间才能下降到零，如附图3中T所示，此即为发射机的关断延时。考虑负载线圈为两匝时的情况，发射机的完整电路图如附图4所示，使用双向开关将两匝线圈分开。双向开关由两个带反向并联二极管的IGBT模块串联构成，且两个IGBT共发射极连接。电流正向流过VT5和D9，VT5的控制信号和VT1、VT4控制信号一致，VT1、VT4导通时VT5也导通，两个线圈串联充电，在VT1、VT4关断的同时控制VT5关断，即可断开两匝线圈，使两个线圈由串联变为并联；反向电流流过VT6和D8，VT6的控制信号和VT2、VT3控制信号一致，VT2、VT3导通时VT6也导通，两个线圈串联充电，在VT2、VT3关断的同时控制VT6关断，即可断开两匝线圈，使两个线圈由串联变为并联。由二极管为每匝线圈提供双向放电回路，每匝线圈的二极管放电回路结构如附图5所示，线圈的一端连接两个二极管D1、D2，其中D1阴极连接线圈，阳极连接直流电源的负极，D2的阳极连接线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载并联放电的瞬变电磁发射机电路，包括直流电源、H桥电路、负载线圈、双向开关、负载放电回路和恒压钳位电路，其特征在于，是由直流电源经H桥电路、负载线圈Ⅰ、双向开关Ⅰ、负载线圈Ⅱ和双向开关Ⅱ……与负载线圈N连接，负载线圈Ⅰ、负载线圈Ⅱ…….和负载线圈N分别与负载放电回路连接，负载放电回经恒压钳位能量回馈电路与直流电源连接构成。

【技术特征摘要】
1.一种负载并联放电的瞬变电磁发射机电路，包括直流电源、H桥电路、
负载线圈、双向开关、负载放电回路和恒压钳位电路，其特征在于，是由直流电
源经H桥电路、负载线圈Ⅰ、双向开关Ⅰ、负载线圈Ⅱ和双向开关Ⅱ……与负
载线圈N连接，负载线圈Ⅰ、负载线圈Ⅱ…….和负载线圈N分别与负载放电
回路连接，负载放电回经恒压钳位能量回馈电路与直流电源连接构成。
2.根据权利要求1所述的负载并联放电的瞬变电磁发射机电路，其特征在
于，双向开关与各匝负载线圈连接，使负载线圈在电流上升以及稳定时处于串联
状态，线圈在放电时处于并联状态。
3.根据权利要求1所述的负载并联放电的瞬...

【专利技术属性】
技术研发人员：于生宝，陈旭，韩哲鑫，李齐，刘伟宇，孙长玉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22