一种瞬变电磁发射机电流波形整形电路制造技术

本发明专利技术为一种瞬变电磁发射机电流波形整形电路。包括：开关电源模块；快恢复二极管，与所述开关电源模块连接后，单向导通，防止高压感应电动势损坏电源模块；发射桥路模块，通过快恢复二极管与开关电源模块连接获取电能，并连接一驱动电路驱动发射桥路模块中的开关管按特定的频率开关动作，与发射线圈连接，产生一定频率的交变电流脉冲；阻尼匹配吸收电路，通过切换开关选择需要的匹配电阻值；无源恒压钳位电路，由多个稳压二极管串联后并联在发射桥路模块两端，并通过外置的旋钮选择调节所需要的钳位电压。本发明专利技术提高了发射电流波形关断沿的线性度，保证发射电流正负关断沿严格一致，缩短了关断时间，保证发射电流波形关断沿尾部无过冲、无震荡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地球物理电磁探测领域，尤其是一种瞬变电磁发射机电流波形整形电路。
技术介绍
瞬变电磁法(TransientElectromagneticMethods，TEM)，又称为时间域电磁法，是一种应用非常广泛的地球物理探测方法，瞬变电磁法就是利用发射机在发射线圈中产生交变脉冲电流，通过激发一次脉冲场，在一次脉冲场的间歇期，接收感应的二次电磁场，通过对感应二次场的研究得到地下物质结构和分布信息。瞬变电磁发射电流波形整形技术中，最关键的为如何实现发射电流关断时间短、线性度好、下降沿尾部无震荡或过冲。由理论可得，钳位电压值越高关断时间越短，关断沿的斜率越高。因此可以通过提高钳位电压的值来缩短下降沿的关断时间。分布电容与线圈的长度和匝数有关，无法消除分布电容，只能在其两端并联合适的匹配电阻，才能使关断电流处于临界阻尼或者较小的欠阻尼状态，达到关断后期波形平坦、无过冲、无振荡的目的。本专利技术将H桥路无源恒压钳位电路和阻尼匹配电阻可调的电路结合起来，针对不同线圈应用于不同环境中，通过旋钮开关选择合适的钳位电压和合适的匹配电阻，缩短了关断时间，提高了发射电流波形关断沿的线性度，保证发射电流正负关断沿严格一致，保证关断后期波形平坦、无过冲、无震荡，达到改善波形的目的，实现了发射电流波形整形的目的，使得数据处理和反演解释的准确性得到提高。常规RCD吸收电路关断时间长、且关断后容易引入震荡；改进的RCD吸r>收电路虽然较常规RCD电路在关断时间上有所缩短，但存在电流下降沿线性度差的问题；准谐振电路进一步减小了关断时间，但其发射电流关断沿下降初期，线性度较差；馈能型恒压钳位电路能得到较好关断效果，且可以改善发射电流的上升沿，但系统控制复杂，并且由于大容量电容的存在，系统体积常常较大。TVS方法可以实现下降沿的短时间关断，但是TVS不能长时间承受瞬时脉冲，受功率限制，吸收能量的累积会使其烧毁，因此只适用于小功率发射系统，且TVS存在较大结电容，会使得发射电流产生震荡。CN104682763A公开了一种馈能恒压钳位高速关断装置，其主桥路部分的恒压源部分需要复杂的控制系统，而且钳位电压恒定，无法根据线圈和环境的不同来选择合适的钳位电压值和匹配电阻值，无法在不同的环境中得到最佳的发射电流波形。馈能型需要容量和体积很大的电容，增加了发射系统的体积和重量，不利于野外施工的搬运，不利于复杂环境、狭窄空间下的工作。CN104407391A公开了一种磁性源非调制式发射机及控制方法，其发射桥路部分属于馈能型钳位电路，需要大体积大容量的大电容，且运用了复杂的控制系统，可靠性方面不能保证，生产成本也相应的增加。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种瞬变电磁发射机电流波形整形电路，通过将H桥路无源恒压钳位电路和阻尼匹配电阻可调的电路结合起来，针对不同发射线圈应用于不同环境中，选择合适的钳位电压和合适的阻尼匹配电阻，保证关断后期波形平坦、无过冲、无震荡，达到改善发射电流波形波形的目的，保证发射电流正负下降沿严格一致，使得数据处理和反演解释的准确性得到提高。本专利技术是这样实现的，本专利技术提供了一种瞬变电磁发射机电流波形整形电路，包括：开关电源模块，提供所需电能；快恢复二极管，与所述开关电源模块连接后，单向导通，防止高压感应电动势损坏电源模块；发射桥路模块，通过所述快恢复二极管与开关电源模块连接获取电能，并连接一驱动电路驱动发射桥路模块中的开关管按特定的频率开关动作，在发射线圈中产生一定频率的交变电流脉冲；开关电源模块经过发射桥路模块逆变为双脉冲交流电流产生一次激励电磁场；驱动电路是主控电路模块与发射桥路模块之间的桥梁，实现了弱电信号控制强电信号的功能，通过驱动电路驱动发射桥路模块中的开关管按特定的频率开关动作，在发射线圈中产生一定频率的交变电流脉冲。发射线圈，与所述发射桥路模块连接后产生一次激励脉冲场；可根据施工环境需要设计，不局限于线圈的匝数和体积；阻尼匹配吸收电路，阻尼匹配吸收电路为一定值阻尼匹配吸收电阻与多组特定阻值的匹配电阻串联后并联在发射线圈两端，每个特定阻值上的匹配电阻上并联切换开关，通过切换开关选择需要的匹配电阻值；无源恒压钳位电路，由多个稳压二极管串联后并联在发射桥路模块两端，并通过外置的旋钮选择调节所需要的钳位电压。进一步地，所述发射桥路模块包括四个IBGT模块通过两两IBGT模块串联后在两组串联的IBGT模块中间连接发射线圈组成的H桥路。IBGT模块具有较快的开关速度，并且内部含有寄生并联二极管，既可以起到保护IGBT模块的作用，防止感性负载的较高的反向感应电动势击毁IGBT模块，同时对IGBT模块的寄生电容存储的电量进行泄放，防止电容电量的积累烧坏IGBT模块。进一步地，所述无源恒压钳位电路的钳位电压值的范围在0～500V可调，间隔为30V。宽范围小分度值的钳位电压调节使得对于不同的发射天线更能精确调节到合适的钳位电压值。钳位电压值高于开关电源模块的输出电压，这样在开关管导通时，无源恒压钳位电路中的钳位二极管处于高阻状态，钳位二极管不工作，对发射桥路不产生影响，在桥路关断时，发射线圈产生较高的感应电动势，达到钳位二极管的阈值，钳位二极管迅速导通，由高阻态变为低阻态，将线圈负载两端的电压钳位在固定的电压值，根据发射线圈的不同，选择合适的钳位电压，调节钳位电压值，一方面可以改变发射电流的关断时间，另一方面可以调整发射电流下降沿的线性度，钳位电压越高，发射电流波形的关断时间越短，发射电流波形的线性度越好，因此可以对发射电流的波形进行整形，提高发射电流关断沿的波形，但是钳位电压值的增大对开关管耐压的要求越来越高，因此不能无限制的增大稳压二极管的钳位电压值。采用的钳位二极管为无源器件，操作简便，可靠性高，匹配度好，可以适用于多种发射线圈。进一步地，阻尼匹配吸收电路为一定值阻尼匹配吸收电阻与多组特定阻值的匹配电阻串联后并联在发射线圈两端，每个特定阻值上的匹配电阻上并联切换开关。进一步地，匹配电阻的阻值分为粗调和细调，其中，粗调范围为0～2000Ω，精度为200Ω；细调范围为50～230Ω，精度为20Ω。阻尼匹配电阻通过粗调找到大致的阻尼匹配电阻，再经过细调找到最合适的阻尼匹配电阻值。阻尼匹配吸收电路是由特定阻值的匹配电阻串联切换开关并联在发射线圈两端，通过切换开关选择合适的匹配电阻值。在线圈负载中存在着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种瞬变电磁发射机电流波形整形电路，其特征在于，包括：开关电源模块，提供所需电能；快恢复二极管，与所述开关电源模块连接后，单向导通，防止高压感应电动势损坏电源模块；发射桥路模块，通过所述快恢复二极管与开关电源模块连接获取电能，并连接一驱动电路驱动发射桥路模块中的开关管按特定的频率开关动作，与发射线圈连接，产生一定频率的交变电流脉冲；阻尼匹配吸收电路，并联在发射线圈两端，通过切换开关选择需要的匹配电阻值；无源恒压钳位电路，由多个稳压二极管串联后并联在发射桥路模块两端，并通过外置的旋钮选择调节所需要的钳位电压。

【技术特征摘要】
1.一种瞬变电磁发射机电流波形整形电路，其特征在于，包括：
开关电源模块，提供所需电能；
快恢复二极管，与所述开关电源模块连接后，单向导通，防止高压感应电
动势损坏电源模块；
发射桥路模块，通过所述快恢复二极管与开关电源模块连接获取电能，并
连接一驱动电路驱动发射桥路模块中的开关管按特定的频率开关动作，与发射
线圈连接，产生一定频率的交变电流脉冲；
阻尼匹配吸收电路，并联在发射线圈两端，通过切换开关选择需要的匹配
电阻值；
无源恒压钳位电路，由多个稳压二极管串联后并联在发射桥路模块两端，
并通过外置的旋钮选择调节所需要的钳位电压。
2.按照权利要求1所述的瞬变电磁发射机电流波形整形电路，其特征在于，
所述发射桥路模块包括四个IBGT模块通过两两IBGT模块串联后在两组IBGT
模块中间连接发射线...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙淑琴，巨长磊，尚新磊，彭良玉，林君，贺岩，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22