一种可控下降沿的双梯形波发射系统技术方案

本实用新型专利技术涉及瞬变电磁发射领域，具体为一种可控下降沿的双梯形波发射系统和控制方法。所述系统包括：主控电路、光耦驱动电路、发射桥路、高压瞬态抑制二极管、低压瞬态抑制二极管电路、串联电池组以及发射线圈，其中：所述主控电路通过光耦驱动与发射桥路连接，发射桥路和发射线圈连接；串联电池组与发射桥路连接为发射提供电力，高压瞬态抑制二极管、低压瞬态抑制二极管电路并联在发射线圈两端。本实用新型专利技术能够同时产生一组不同关断时间的梯形波发射电流，分别用于激励和测量感应场信号和极化响应，实现电阻率与极化率双参数同时探测，提高了探测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种可控下降沿的双梯形波发射系统
本技术涉及瞬变电磁发射领域，具体为一种可控下降沿的双梯形波发射系统。
技术介绍
传统的瞬变电磁法由于探测系统的限制仅能激发测量电磁感应信号，测量参数单一，解释参数单一，数据解释的准确性较低，是目前瞬变电磁法发展的瓶颈。多参数联合探测是提高TEM探测精度的有效方法，激发极化效应是存在于大地的一种常见现象，同时探测瞬变电磁与激发极化信号能够有效提高对大地的解释精度。时间域电磁感应法(TEM)是通过激励大地产生二次场，测量二次感应磁场得到地下介质的电导率信息；激发极化法(IP)是通过对大地通电，激励产生激发极化场，通过测量激发极化场得到地下介质的极化率参数。TEM和IP都对于水资源、金属矿探测优势明显，在低频时域电磁探测时，发现感应场和极化场同时存在。电流关断后早期感应场快速衰减，表现为感应场与极化场共存，极化场放电；晚期感应场几乎没有，主要为极化场。磁性源发射电流下降沿存在极化充电效应，在发射电流大小相同的情况下，对于短下降沿发射，极化充电时间短，激发极化场弱，适用于感应场测量；对于长下降沿发射，极化充电时间更长，激发极化场强，适用于极化场场测量。因此发射一组不同关断时间的梯形波电流是一种同时检测IP与TEM双场的可行方法。为了使探测时接收系统能够准确采集到发射电流激发的磁场信号，需要对接收与发射系统进行同步，对于发射与接收装置相距较远的情况常采用GPS同步方式，但在一些信号不良地区，如偏远山区、丛林、有高大建筑物遮挡的市区等地，GPS信号有时会出现丢失，常规的瞬变电磁发射系统常常出现因接收不到同步信号使得系统无法工作的情况。中国专利CN105510979A公布了一种负载并联放电的瞬变电磁发射机电路，是通过改变负载线圈连接方式，缩短了负载线圈放电时间，减小了发射机的关断延时，但仅能对感应场信号进行测量。中国专利CN105119588A公布了一种瞬变电磁法脉冲电流发射电路，通过馈能恒压钳位电路，提高了电流下降沿钳位电压，缩短了下降沿时间，提高了下降沿线性度，但仍旧无法实现电阻率与极化率双参数同时探测。
技术实现思路
本技术提供一种可控下降沿的双梯形波发射系统，解决无法实现电阻率与极化率双参数同时探测的问题。本技术是这样实现的，一种可控下降沿的双梯形波发射系统，所述系统包括：主控电路、光耦驱动电路、发射桥路、高压瞬态抑制二极管、低压瞬态抑制二极管电路、串联电池组以及发射线圈，其中：所述主控电路通过光耦驱动与发射桥路连接，发射桥路和发射线圈连接；串联电池组与发射桥路连接为发射提供电力，高压瞬态抑制二极管、低压瞬态抑制二极管电路并联在发射线圈两端。进一步地，所述发射桥路由一个大功率二极管D1和四个功率场效应管组成，其中功率场效应管S1与功率场效应管S3串联，功率场效应管S2与功率场效应管S4串联，两个串联电路再并联，功率场效应管S1与功率场效应管S3的连接处与功率场效应管S2和功率场效应管S4的连接处的作为发射电路的输出与发射线圈连接，大功率二极管D1正级与串联电池组正极连接，负极与功率场效应管S1和功率场效应管S2的公共端连接，串联电池组负极与功率场效应管S3和功率场效应管S4的公共端连接，主控电路的四个控制信号分别控制四个功率场效应管导通，从而控制发射线圈上产生正向或负向的电流梯形波。进一步地，所述主控电路产生两路发射桥路第一控制方波和第二控制方波，第一控制方波经光耦驱动产生两路控制信号分别用于控制功率场效应管S1与功率场效应管S4，第二控制方波经光耦驱动产生两路控制信号分别用于控制功率场效应管S2与功率场效应管S3。进一步地，低压瞬态抑制二极管电路包括：低压瞬态抑制二极管，所述低压瞬态抑制二极管两端分别与功率场效应管S5与功率场效应管S6连接后，功率场效应管S5与功率场效应管S6分别与功率场效应管S7、功率场效应管S8连接，整体再并联在发射线圈两端，功率场效应管S5、功率场效应管S6、功率场效应管S7以及功率场效应管S8，其中功率场效应管S7与功率场效应管S8均通过主控电路的下降沿控制信号经由光耦驱动控制，功率场效应管S5与功率场效应管S6通过主控电路的两个控制方波通过或非门与功率场效应管S5、功率场效应管S6连接。进一步地，当下降沿控制信号为低电平时，功率场效应管S7、功率场效应管S8断开，发射线圈由于电感的存在，产生一个与电流同向的幅值很高的电压过冲，通过并联在发射线圈两端的高压瞬态抑制二极管释放，当发射线圈两端电压高于高压瞬态抑制二极管钳位电压时，高压瞬态抑制二极管导通并将发射线圈两端电压钳位在其钳位电压上，实现发射电流快关断。进一步地，当下降沿控制信号为高电平时，功率场效应管S7、功率场效应管S8导通，电流关断瞬间，主控电路的两个控制方波均为低电平，或非门输出信号为高电平，功率场效应管S5、功率场效应管S6导通，低压瞬态抑制二极管并联在发射线圈两端，低压瞬态抑制二极管钳位电压很低，当电压过冲高于低压瞬态抑制二极管击穿电压时，低压瞬态抑制二极管导通并将线圈两端电压钳位在一个很低的电压上，实现发射电流慢关断。进一步地，所述系统还包括双同步模块，采用GPS和北斗双同步模式同步，当主控电路接收到双同步模块产生的同步信号后，主控电路按照设置的发射参数产生两路发射桥路控制方波信号以及下降沿控制方波，主控电路通过控制信号输出端口与光耦驱动连接。进一步地，所述系统还包括吸收电路，所述吸收电路包括吸收电阻、吸收电阻两端的功率场效应管S9和功率场效应管S10、以及功率场效应管的光耦驱动，所述吸收电路通过所述主控电路产生的吸收电路控制信号控制，电流关断后，吸收电路控制信号变为高电平，功率场效应管S9、功率场效应管S10导通，吸收电阻并联在发射线圈两端，吸收下降沿尾部震荡。本技术与现有技术相比，有益效果在于：本技术能够同时产生一组不同关断时间的梯形波发射电流，分别用于激励和测量感应场信号和极化响应，实现电阻率与极化率双参数同时探测，提高了探测精度；采用GPS和北斗双同步模式，同步信号实现了互补，提高了系统在信号不良地区工作的稳定性。附图说明图1本技术实施例提供的发射系统整体结构图；图2本技术实施例提供的下降沿控制电路原理图；图3本技术实施例提供的吸收电路原理图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。参见图1所示，本技术提供的可控下降沿的双梯形波发射系统，主要由主控电路1、双同步模块2、按键3、液晶显示屏4、光耦驱动组合5、发射桥路6、高压瞬态抑制二极管7、低压瞬态抑制二极管电路8、吸收电路9、发射线圈10、串联电池组11、锂电池12、低压电源13和高压电源14构成，其中双同步模块2具有北斗和GPS双同步模式，低压瞬态抑制二极管电路8由低压瞬态抑制二极管15和一系列开关器件组成。高压瞬态抑制二极管7和低压瞬态抑制二极管电路8共同构成下降沿控制电路，并联在发射线圈10两端。主控电路1分别与双同步模块2、按键3、液晶显示屏4连接，并通过光耦驱动组合5与发射桥路6连接，发射桥路6和发射线圈10连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可控下降沿的双梯形波发射系统，其特征在于，所述系统包括：主控电路、光耦驱动电路、发射桥路、高压瞬态抑制二极管、低压瞬态抑制二极管电路、串联电池组以及发射线圈，其中：所述主控电路通过光耦驱动与发射桥路连接，发射桥路和发射线圈连接；串联电池组与发射桥路连接为发射提供电力，高压瞬态抑制二极管、低压瞬态抑制二极管电路并联在发射线圈两端。

【技术特征摘要】
1.一种可控下降沿的双梯形波发射系统，其特征在于，所述系统包括：主控电路、光耦驱动电路、发射桥路、高压瞬态抑制二极管、低压瞬态抑制二极管电路、串联电池组以及发射线圈，其中：所述主控电路通过光耦驱动与发射桥路连接，发射桥路和发射线圈连接；串联电池组与发射桥路连接为发射提供电力，高压瞬态抑制二极管、低压瞬态抑制二极管电路并联在发射线圈两端。2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发射桥路由一个大功率二极管D1和四个功率场效应管组成，其中功率场效应管S1与功率场效应管S3串联，功率场效应管S2与功率场效应管S4串联，两个串联电路再并联，功率场效应管S1与功率场效应管S3的连接处与功率场效应管S2和功率场效应管S4的连接处的作为发射电路的输出与发射线圈连接，大功率二极管D1正级与串联电池组正极连接，负极与功率场效应管S1和功率场效应管S2的公共端连接，串联电池组负极与功率场效应管S3和功率场效应管S4的公共端连接，主控电路的四个控制信号分别控制四个功率场效应管导通，从而控制发射线圈上产生正向或负向的电流梯形波。3.按照权利要求2所述的系统，其特征在于，所述主控电路产生两路发射桥路第一控制方波和第二控制方波，第一控制方波经光耦驱动产生两路控制信号分别用于控制功率场效应管S1与功率场效应管S4，第二控制方波经光耦驱动产生两路控制信号分别用于控制功率场效应管S2与功率场效应管S3。4.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，低压瞬态抑制二极管电路包括：低压瞬态抑制二极管，所述低压瞬态抑制二极管两端分别与功率场效应管S5与功率场效应管S6连接后，功率场效应管S5与功率场效应管S6分别与功率场效应管S7、功率场效应管S8连接，整体再并联在发射线圈两端，功率场效应管S5、功率场效应管S6、功率场效应管S7以及功率场效应管S8，其中功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：嵇艳鞠，姜元，杜尚宇，王远，黎东升，关珊珊，栾卉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22