基于宽配谐的短死区磁共振发射装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及地球物理勘探设备领域，具体而言，涉及一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置及控制方法，PC上位机，主控模块，根据上位机的指令，控制DC‑DC变换器为储能电容充电，充电能量来源为蓄电池；通过发送PWM波控制H桥发射模块及线圈进行双极性脉冲发射，发射能量来源为储能电容；以及通过控制第一开关驱动模块控制第一开关的通断，通过控制第二开关驱动模块控制第二开关的通断，通过控制第三开关驱动模块从而控制钳位模块的钳位电压；通过取反电路，用于将主控模块的开关控制信号取非，对第一开关和第二开关导通信号进行互补。解决信号本身幅度较低，经能释时间衰减后几乎完全淹没在噪声中，为后续数据处理及反演带来极大困难，严重影响探测效果的问题，能够有效缩短发射系统的关断时间，减小磁共振探测的死区时间，从而提高信号幅度。

Short dead time Mr transmitter and its control method based on wide tuning

【技术实现步骤摘要】
基于宽配谐的短死区磁共振发射装置及控制方法
本专利技术涉及地球物理勘探设备领域，具体而言，涉及一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置及控制方法。
技术介绍
地面磁共振技术(MagneticResonanceSounding，MRS)是目前唯一一种非入侵式地下水探测的地球物理方法，被广泛应用在地下水探测中。磁共振探水系统进行地下水探测时，首先由发射机通过负载线圈发射一定时间的双极性脉冲，将地下水中的氢质子激发，然后撤去激发脉冲，接收机通过同一线圈接收感应到的自由感应衰减(FreeInductionDecay，FID)信号，从而反演得出水文地质情况。MRS有效信号为nV级，因此接收系统满足弱信号采集系统的特点。由于负载线圈呈感性，发射时会存储大量能量，而收发采用同一线圈时，直接开始接收不仅无法分辨出有效MRS信号，更会烧毁接收机。因此，在激发脉冲结束后到信号开始接收前，需要一段时间用于线圈释放能量，该时间称为能释时间，也叫仪器的死区时间。对于传统的磁共振探测，发射时在发射回路中串联适当容值的电容以达到配谐的目的，加入配谐电容后，回路处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置，用于磁共振探测系统，其特征在于，该装置包括：PC上位机，主控模块，DC-DC变换器，蓄电池，储能电容，第一开关驱动模块，第二开关驱动模块，第三开关驱动模块，第一开关，第二开关，H桥发射模块及线圈、钳位模块以及取反电路，/nPC上位机，通过PC上位机向主控模块发送发射参数以及控制指令，并显示系统工作状态；/n主控模块，根据上位机的指令，控制DC-DC变换器为储能电容充电，充电能量来源为蓄电池；通过发送PWM波控制H桥发射模块及线圈进行双极性脉冲发射，发射能量来源为储能电容；以及通过控制第一开关驱动模块控制第一开关的通断，通过控制第二开关驱动模块控制第二开...

【技术特征摘要】
1.一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置，用于磁共振探测系统，其特征在于，该装置包括：PC上位机，主控模块，DC-DC变换器，蓄电池，储能电容，第一开关驱动模块，第二开关驱动模块，第三开关驱动模块，第一开关，第二开关，H桥发射模块及线圈、钳位模块以及取反电路，
PC上位机，通过PC上位机向主控模块发送发射参数以及控制指令，并显示系统工作状态；
主控模块，根据上位机的指令，控制DC-DC变换器为储能电容充电，充电能量来源为蓄电池；通过发送PWM波控制H桥发射模块及线圈进行双极性脉冲发射，发射能量来源为储能电容；以及通过控制第一开关驱动模块控制第一开关的通断，通过控制第二开关驱动模块控制第二开关的通断，通过控制第三开关驱动模块从而控制钳位模块的钳位电压；
第一开关，用于控制储能电容与H桥发射模块及线圈的通断；
第二开关，用于控制H桥发射模块及线圈与钳位模块的通断；
钳位模块，用于电压钳位，从而达到快速关断的目的；
取反电路，用于将主控模块的开关控制信号取非，对第一开关和第二开关导通信号进行互补。


2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述H桥发射模块及线圈包括4个IGBT器件和与每个IGBT并联的二极管构成的桥路以及在4个IGBT器件之间的发射线圈。


3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述钳位模块包括多个串联的钳位二极管以及与每个钳位二极管并联的可控开关。


4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控模块根据激发电流和激发电压确定钳位电压值，根据钳位电压值确定接入回路中的钳位二极管的个数，通过第三开关驱动模块来控制钳位模块中的可控开关的通断，调整串联接入回路中的钳位二极管的个数。


5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，主控模块根据发射时序向H桥发射模块传送PWM信号，主控模块根据发射时序通过第一开关驱动模块控制第一开关、通过第二开关驱动模块控制第二开关，从而通过线圈进行双极性脉冲激发，具体控制过程包括：
设H桥发射模块控制信号为Q，第一开关控制信号为S1，第二开关控制信号为S2，在一个周期T内，进行一次双极性脉冲发射，T为激发脉冲周期，满足：

周期T内依次包括t1、t2、t3以及t4时间段，其中，
(1)在t1时间内，控制IGBTQ1、IGBTQ4的PWMA信号有效，控制第一开关的信号有效，控制IGBTQ2、IGBTQ3的PWMB信号和第二开关的信号无效，此时IGBTQ1、IGBTQ4导通，IGBTQ2、IGBTQ3截止，第一开关导通，第二开关断开，发射线圈与IGBTQ1、IGBTQ4、第一开关、储能电容构成回路，储能电容向发射线圈充电，线圈中电流逐渐增大，设此时线圈中电流方向为正向；
(2)在t2时间内，控制第二开关的信号有效，控制IGBTQ1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3的PWMA、PWMB信号以及控制第一开关的信号均无效，此时，IGBTQ1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3截止，第一开关断开，第二开关导通，发射线圈与IGBTQ2并联上的二极管D2、IGBTQ3上并联的二极管D3、第二开关、以及钳位模块构成回路，发射线圈通过该回路放电，发射线圈中电流逐渐减小；
(3)在t3时间内，控制IGBTQ2、IGBTQ3的PWMB信号有效，控制第一开关的信号有效，控制IGBTQ1、IGBTQ4的PWMA信号和控制第二开关的信号无效，此时IGBTQ2、IGBTQ3导通，IGBTQ1、IGBTQ4截止，第一开关导通，第二开关断开，线圈与IGBTQ2、IGBTQ3、第一开关、储能电容构成回路，储能电容向发射线圈充电，线圈中电流反向逐渐增大；
(4)在t4时间内，控制第二开关的信号有效，控制IGBTQ1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3的PWMA、PWMB信号以及控制第一开关的信号均无效，此时，IGBTQ1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3截止，第一开关断开，第二开关导通，发射线圈与IGBTQ1并联的二极管D1、IGBTQ4并联的二...

【专利技术属性】
技术研发人员：林婷婷，李苏杭，张洋，万玲，滕飞，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22