一种瞬变电磁仪发射机制造技术

本实用新型专利技术提供了一种瞬变电磁仪发射机，包括电源电路、双极性脉冲发生电路以及逻辑控制电路，电源电路输出连续且大小可调的电压，且开关频率、储能电感、输出电容和输出滤波器截止频率满足一定条件，60V充电电池输出端连接电源电路的输入端，电源电路的输出端连接双极性脉冲发生电路的输入端，12V充电电池用于给逻辑控制电路供电，逻辑控制电路用于驱动双极性脉冲发生电路；双极性脉冲发生电路产生幅度可调，频率可调的双极性脉冲电流输入至发射线圈，以产生一次场信号；逻辑控制电路用于实现人机交互，与接收机通信和对电信号的采集显示功能。本实用新型专利技术能够解决目前的电磁勘探仪器的硬件设备性能及关断时间影响的技术缺陷，本实用新型专利技术可广泛应用于电法勘探领域中。

A transmitter for transient electromagnetic instrument

The utility model provides a transient electromagnetic transmitter, which comprises a power supply circuit, a bipolar pulse generating circuit and a logic control circuit. The power supply circuit outputs a continuous and adjustable voltage, and the switching frequency, the energy storage inductance, the output capacitance and the cut-off frequency of the output filter satisfy certain conditions, and the 60V rechargeable battery is transported. The output end of the power circuit is connected with the input end of the power supply circuit, the output end of the power supply circuit is connected with the input end of the bipolar pulse generator circuit, the 12V rechargeable battery is used to power the logic control circuit, the logic control circuit is used to drive the bipolar pulse generator circuit, the bipolar pulse generator circuit generates the bipolar pulse with adjustable amplitude and adjustable frequency. The impulse current is input to the transmitting coil to generate the primary field signal, and the logic control circuit is used to realize the human-computer interaction, communication with the receiver and the acquisition and display of the electrical signal. The utility model can solve the technical defects of the hardware performance of the current electromagnetic exploration instrument and the influence of the turn-off time, and the utility model can be widely used in the field of electrical exploration.

【技术实现步骤摘要】
一种瞬变电磁仪发射机
本技术涉及电法勘探领域，尤其涉及瞬变电磁法方面，更具体地说，涉及一种瞬变电磁仪发射机。
技术介绍
电法勘探是根据地壳中各类岩石或矿体的电磁学性质(如导电性、导磁性、介电性)和电化学特性的差异，通过对人工或天然电场、电磁场或电化学场的空间分布规律和时间特性的观测和研究，寻找不同类型有用矿床和查明地质构造及解决地质问题的地球物理勘探方法。因为地壳是由不同的岩石、矿体和各种地质构造所组成，它们具有不同的导电性、导磁性、介电性和电化学性质。所以根据这些性质及其空间分布规律和时间特性，人们可以推断矿体或地质构造的赋存状态(形状、大小、位置、产状和埋藏深度)和物性参数等，从而达到勘探的目的。瞬变电磁法是利用不接地或接地线源向地下发送一次场，一次场的作用是使地下物质产生极化效应，受到激发的地下物质，会自发产生一个二次场，二次场信号向地上传播的过程中，通过接收线框接收并采集这一信号，根据二次场信号的衰减曲线特征，就可以判断地下不同深度地质体的电性特征及规模大小等。在早期信号中，二次场受到一次场的影响大，国内外很多仪器都有延迟时间(关断时间)这一参数，目的是丢弃该时间段内的数据，这导致探测存在一定的超浅层盲区，盲区从地表开始向地下0～50米，这段时间内(0～10us)所采集的数据无效。关断时间内二次场持续受到一次场的影响，是不可避免的，关断时间是影响探测深度与分辨率的关键因素，一方面，需要提高硬件设备的性能，对电子元器件做精细的考虑，通过对数据处理的方法也能尽可能减小关断时间所带来的影响。传感器的好坏也会影响，接收线圈传感器基于电磁感应原理接收周围空间的磁场信号，并转化为感应电动势信号。本技术中的一方面，由于接收线圈自身的电阻、寄生电容与电感，而存在线圈自身的谐振频率，线圈输出信号在临近谐振频率时发生畸变，并联匹配电阻可以抑制线圈谐振频率，扩展线圈频率线性响应范围。瞬变电磁勘探存在的浅部盲区主要是因为有这个过渡过程，通常的做法并没有考虑这一差异，直接对实际测得的数据进行反演，这样才导致了勘测精度的下降。另一方面，由于瞬变电磁信法的探测深度主要由信号衰减进入噪声区的时间决定，传感器的噪声越低，瞬变电磁信号后进入噪声区的时刻越晚，越能增大探测深度，仪表运放的同相输入端和反向输入端分别接至内部的两个运放的输入端，再经第三级运放后输出，这种结构采用了经典的差分电路，信噪比极高。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，针对上述目前的电磁勘探仪器的勘测精度不高、信噪比较低的技术缺陷，提供了一种瞬变电磁仪发射机来解决上述缺陷。根据本技术的其中一方面，本技术为解决其技术问题，提供了一种，包含：一种瞬变电磁仪发射机，其特征在于，包括用于输出连续且大小可调的电压的电源电路、双极性脉冲发生电路及逻辑控制电路，所述双极性脉冲发生电路用于接收电源电路的输出以及逻辑控制电平，并根据所述逻辑控制电平对电源电路传输来的电源进行处理以产生幅度可调、频率可调的双极性脉冲电流输入至发射线圈以产生一次场信号，所述逻辑控制电路用于产生所述逻辑控制电平；电源电路的输入端连接第一供电电源，电源电路的输出端连接双极性脉冲发生电路的输入端，第二供电电源用于给逻辑控制电路供电，逻辑控制电路用于驱动双极性脉冲发生电路；电源电路由控制电路LT1339、MOS驱动电路、第一开关MOS管、第二开关MOS管、滤波电容、取样反馈电路、第一级LC滤波器和第二级LC滤波器组成；第一供电电源连接至第一开关MOS管的漏级，第一开关MOS管的源级连接至第一级LC滤波器的输入，第一开关MOS管的源级也连接至第二开关MOS管的漏级，第二开关MOS管的源级连接到地，第一开关MOS管和第二开关MOS管的栅级都连接至MOS驱动电路的输出，控制电路LT1339的输出连接至MOS驱动电路的输入，第一级LC滤波器的输出连接至取样电路的输入，取样电路的输出连接至控制电路LT1339的输入，第一级LC滤波器的输出还连接至第二级LC滤波器的输入，第二级LC滤波器的输出作为最终输出提供给双极性脉冲发生电路的输入端。进一步的，还包括：第一供电电源为输出电压为60V的直流充电电池组，第二供电电源为12V的直流充电电池组。进一步的，所述电源电路还满足以下条件：电源电路的开关频率输出范围为40kHz～60kHz,储能电感取值大于90μH，输出电容大于750μF，输出滤波器截止频率小于所述电源电路当前输出的开关频率的十分之一。进一步的，双极性脉冲发生电路由7路光耦隔离电路、4路MOS管驱动增强电路和用于脉冲产生的主电路组成，所述7路光耦隔离电路每一路有一个PWM输入端和一个DRIVE驱动输出端，7路光耦隔离电路用于隔离外部电路输入的PWM信号，实现电气隔离，7路DRIVE输出端连接至4路MOS管驱动增强电路的输入端，所述4路MOS管驱动增强电路采用专用集成芯片IR2110S；7路光耦隔离电路的输入端连接至逻辑控制电路，7路光耦隔离电路的输出端连接4路MOS管驱动增强电路的输入端，4路MOS管驱动增强电路的输出端连接主电路的输入端，主电路的输入端同时还连接至电源电路的输出端，主电路的输出端作为整个双极性脉冲发生电路的输出端连接至发射线圈。进一步的，所述逻辑控制电路包括ARM与用于产生6路PWM信号以驱动脉冲发生电路的6个MOS的开关完成脉冲电流发射功能的FPGA，ARM与FPGA连接。进一步的，还包括有连接到逻辑控制电路的用于采集脉冲电流的波形的电流传感器，以及用于将电流信号转化为数字信号的模数转换器，通过FPGA控制模数转换器和模数转换器实现对所述电压信号的采集，并通过触摸屏的绘图功能，将电流波形显示在屏幕上；电流传感器与模数转换器连接，模数转换器连接至FPGA。进一步的，触摸屏连接到逻辑控制电路，用于进行人机交互。进一步的，还包括连接到逻辑控制电路的WiFi模块，用于发射机与PC机通信或与接收机通信。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：图1是本技术的一种瞬变电磁仪发射机结构图；图2是本技术的基于LT1339设计的瞬变电磁发射机功率驱动电源原理图；图3是本技术的降压型Buck型开关电源电路工作时电感电容电流波形和输出电压波形图；图4是本技术的双极性脉冲发生电路的电路图；图5是本技术的瞬变电磁仪工作连接示意图。具体实施方式为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本技术的具体实施方式。本技术的一种瞬变电磁发射机的组成结构如图1所示，60V充电电池输出端连接电源电路的输入端，电源电路的输出端连接双极性脉冲发生电路的输入端，12V充电电池用于逻辑控制电路的供电，逻辑控制电路驱动双极性脉冲发生电路，使之产生双极性脉冲电流，逻辑控制电路上连接有电流传感器和WiFi模块，电流传感器用于采集脉冲电流的波形，WiFi模块用于实现与PC机通信或与接收机通信，逻辑控制电路连接一块触摸屏，用于实现人机交互，用户按照屏幕上的触摸按键指示，完成不同的功能，这些功能有：设置脉冲电流波形的种类、设置普通方波的占空比、设置方波的频率和启动显示电流波形。瞬变电磁发射机由于工作在野外环境，一般会选择大容量锂电池组供电。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瞬变电磁仪发射机，其特征在于，包括用于输出连续且大小可调的电压的电源电路、双极性脉冲发生电路及逻辑控制电路，所述双极性脉冲发生电路用于接收电源电路的输出以及逻辑控制电平，并根据所述逻辑控制电平对电源电路传输来的电源进行处理以产生幅度可调、频率可调的双极性脉冲电流输入至发射线圈以产生一次场信号，所述逻辑控制电路用于产生所述逻辑控制电平；电源电路的输入端连接第一供电电源，电源电路的输出端连接双极性脉冲发生电路的输入端，第二供电电源用于给逻辑控制电路供电，逻辑控制电路用于驱动双极性脉冲发生电路；电源电路由控制电路LT1339、MOS驱动电路、第一开关MOS管、第二开关MOS管、滤波电容、取样反馈电路、第一级LC滤波器和第二级LC滤波器组成；第一供电电源连接至第一开关MOS管的漏级，第一开关MOS管的源级连接至第一级LC滤波器的输入，第一开关MOS管的源级也连接至第二开关MOS管的漏级，第二开关MOS管的源级连接到地，第一开关MOS管和第二开关MOS管的栅级都连接至MOS驱动电路的输出，控制电路LT1339的输出连接至MOS驱动电路的输入，第一级LC滤波器的输出连接至取样电路的输入，取样电路的输出连接至控制电路LT1339的输入，第一级LC滤波器的输出还连接至第二级LC滤波器的输入，第二级LC滤波器的输出作为最终输出提供给双极性脉冲发生电路的输入端。...

【技术特征摘要】
1.一种瞬变电磁仪发射机，其特征在于，包括用于输出连续且大小可调的电压的电源电路、双极性脉冲发生电路及逻辑控制电路，所述双极性脉冲发生电路用于接收电源电路的输出以及逻辑控制电平，并根据所述逻辑控制电平对电源电路传输来的电源进行处理以产生幅度可调、频率可调的双极性脉冲电流输入至发射线圈以产生一次场信号，所述逻辑控制电路用于产生所述逻辑控制电平；电源电路的输入端连接第一供电电源，电源电路的输出端连接双极性脉冲发生电路的输入端，第二供电电源用于给逻辑控制电路供电，逻辑控制电路用于驱动双极性脉冲发生电路；电源电路由控制电路LT1339、MOS驱动电路、第一开关MOS管、第二开关MOS管、滤波电容、取样反馈电路、第一级LC滤波器和第二级LC滤波器组成；第一供电电源连接至第一开关MOS管的漏级，第一开关MOS管的源级连接至第一级LC滤波器的输入，第一开关MOS管的源级也连接至第二开关MOS管的漏级，第二开关MOS管的源级连接到地，第一开关MOS管和第二开关MOS管的栅级都连接至MOS驱动电路的输出，控制电路LT1339的输出连接至MOS驱动电路的输入，第一级LC滤波器的输出连接至取样电路的输入，取样电路的输出连接至控制电路LT1339的输入，第一级LC滤波器的输出还连接至第二级LC滤波器的输入，第二级LC滤波器的输出作为最终输出提供给双极性脉冲发生电路的输入端。2.根据权利要求1所述的瞬变电磁仪发射机，其特征在于，还包括：第一供电电源为输出电压为60V的直流充电电池组，第二供电电源为12V的直流充电电池组。3.根据权利要求1所述的瞬变电磁仪发射机，其特征在于，所述电源电路还满足以下条件：电源电路的开关频率输出范围为40kHz～60kHz,储能电感取值大于90μH，输出电容大于75...

【专利技术属性】
技术研发人员：王广君，李轩，刘刚，徐彩凤，邓学宁，姜建金，程宇涛，马成勇，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：新型
国别省市：湖北,42