一种基于FPGA的时间域航空电磁多波脉冲发射装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于FPGA的时间域航空电磁多波脉冲发射装置，包括：控制开关模块、FPGA模块及驱动信号产生电路，所述控制开关模块连接FPGA模块，所述FPGA模块连接所述驱动信号产生电路。本发明专利技术提供的基于FPGA的时间域航空电磁多波脉冲发射装置，通过脉冲频率调制或脉宽调制情却控制发射电流的波形、频率和脉宽，能够产生精度高、可控性强的多高质量双极性多脉冲波形。性多脉冲波形。性多脉冲波形。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的时间域航空电磁多波脉冲发射装置


[0001]本专利技术涉及电磁勘探
，特别是涉及一种基于FPGA的时间域航空电磁多波脉冲发射装置。

技术介绍

[0002]时间域航空电磁法(Airborne Time
‑
domain Electromagnetic,简称ATEM)是将电磁勘查装备搭载于飞行平台开展航空瞬变电磁测量的一种方法技术。通过发射线圈向地下发射电磁脉冲信号，通过分析地下介质产生的电磁响应，获得地下电性结构分布情况，具有高效、无需地面人员进入工区等优势，适合在沼泽、沙漠、森林等条件复杂区域开展作业，在矿产勘查、水资源及环境调查、地质灾害预测等领域应用广泛。
[0003]时间域航空电磁系统的研发，朝着提高系统探测深度的方向发展，同时，系统的浅层分辨能力也逐步被重视，在一次飞行中同时获得深部和浅部信息要求发射机具有宽频带激励信号发射能力，既需要较强的低频信号用于获取深部信息，还需要丰富的高频信息用于精细刻画浅部地质结构，为实现其大深度探测目标的同时，兼顾浅层分辨率，现有技术中普遍采用半正弦波谐振发射技术来实现时空与航空电磁发射，无法同时兼顾深部信息及浅层分辨率。因此，设计一种基于FPGA的时间域航空电磁多波脉冲发射装置是十分有必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于FPGA的时间域航空电磁多波脉冲发射装置，通过脉冲频率调制或脉宽调制情却控制发射电流的波形、频率和脉宽，能够产生精度高、可控性强的多高质量双极性多脉冲波形。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于FPGA的时间域航空电磁多波脉冲发射装置，包括：控制开关模块、FPGA模块及驱动信号产生电路，所述控制开关模块连接FPGA模块，所述FPGA模块连接所述驱动信号产生电路；
[0007]所述控制开关模块包括脉宽选择模块、充电频率选择模块、发射基频选择模块、触发方式选择模块及波形选择模块，所述脉宽选择模块、充电频率选择模块、发射基频选择模块、触发方式选择模块及波形选择模块连接所述FPGA模块，所述触发方式选择模块、波形选择模块、脉宽选择模块、发射基频选择模块及充电频率选择模块均为RS单刀三掷开关，所述脉宽选择模块分别对应20us、30us及35us充电脉冲宽度，用于选择充电脉冲宽度，所述发射基频选择模块分别对应12.5Hz、25Hz及50Hz发射基频，用于选择发射基频，所述充电频率选择模块分别对应2KHz，4KHz和8KHz充电频率，用于选择充电频率，所述触发方式选择模块分别对应内部触发、外部触发及点触发，用于选择触发方式，所述波形选择模块分别对应单波形、多波组合波形，用于选择发射波形；
[0008]所述FPGA模块包括高压储能驱动逻辑模块、外触发信号模块、内部晶振模块、时钟管理模块、开关电位处理模块、单多波驱动逻辑模块、全桥驱动逻辑模块及阻尼吸收驱动逻
辑模块，所述脉宽选择模块、充电频率选择模块及发射基频选择模块通过旋钮电位处理模块连接高压储能驱动逻辑模块，所述触发方式选择模块连接外触发信号模块及内部晶振模块，所述外触发信号模块及内部晶振模块连接时钟管理模块，所述时钟管理模块连接高压储能驱动逻辑模块及单多波驱动逻辑模块，用于为高压储能驱动逻辑模块及单多波驱动逻辑模块提供同步信号，所述波形选择模块连接开关电位处理模块，所述开关电位处理模块连接单多波驱动逻辑模块、全桥驱动逻辑模块及阻尼吸收驱动逻辑模块，所述全桥驱动逻辑模块连接阻尼吸收驱动逻辑模块，所述高压储能驱动逻辑模块、单多波驱动逻辑模块、全桥驱动逻辑模块及阻尼吸收驱动逻辑模块连接驱动信号产生电路；
[0009]所述驱动信号产生电路包括高压充电器电路、IGBT开关管Q1、IGBT开关管Q2、IGBT开关管Q3、IGBT开关管Q4组成的全桥电路、IGBT开关管Q5及IGBT开关管Q6组成的多波发射电路、IGBT开关管Q7及IGBT开关管Q8组成的关断震荡消除电路，所述高压充电器电路用于给驱动信号产生电路供电，所述全桥电路的两端并联有谐振电容C1，所述谐振电容C1与所述全桥电路的主桥路两端设置所述多波发射电路，所述全桥电路的主桥路两端并联电容C2，所述关断震荡消除电路的一端连接在所述全桥电路的IGBT开关管Q1与IGBT开关管Q2之间，另一端连接所述全桥电路的IGBT开关管Q3与IGBT开关管Q4之间，所述全桥驱动逻辑模块连接所述全桥电路的IGBT开关管Q1、IGBT开关管Q2、IGBT开关管Q3、IGBT开关管Q4，所述单多波驱动逻辑模块连接所述多波发射电路的IGBT开关管Q5及IGBT开关管Q6，所述阻尼吸收驱动逻辑模块连接所述关断震荡消除电路的IGBT开关管Q7及IGBT开关管Q8。
[0010]可选的，所述全桥驱动逻辑模块通过第二驱动板连接所述全桥电路的IGBT开关管Q1、IGBT开关管Q2、IGBT开关管Q3、IGBT开关管Q4，所述单多波驱动逻辑模块通过第一驱动板连接所述多波发射电路的IGBT开关管Q5及IGBT开关管Q6，所述阻尼吸收驱动逻辑模块通过第一驱动板连接所述关断震荡消除电路的IGBT开关管Q7及IGBT开关管Q8，所述高压储能驱动逻辑模块通过第二驱动板连接所述高压充电器电路的开关管QH1、开关管QH2及开关管QH3。
[0011]可选的，所述第一驱动板的型号为TD
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BD
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IGFB05K10，所述第二驱动板的型号为2SP0320V。
[0012]可选的，所述控制开关模块还包括蜂鸣器及LED指示灯，所述蜂鸣器及LED指示灯连接所述FPGA模块，所述LED指示灯包括BOOST1指示灯、BOOST2指示灯、BOOST3指示灯、ONF指示灯、WAVE1指示灯、WAVE2指示灯、LU指示灯、RD指示灯、RU指示灯、LD指示灯、DAMP指示灯及TRIG指示灯，所述BOOST1指示灯、BOOST2指示灯、BOOST3指示灯用于显示充电错误，所述ONF指示灯用于表示BOOST电容放电错误，所述WAVE1指示灯、WAVE2指示灯用于表示单多波错误，所述LU指示灯、RD指示灯、RU指示灯、LD指示灯用于显示全桥前路错误，所述DAMP指示灯用于表示阻尼错误，所述TRIG指示灯用于表示触发信号。
[0013]可选的，所述FPGA模块还包括错误报警处理模块及错误信号处理模块，所述错误信号处理模块连接驱动信号产生电路，用于获取驱动信号产生电路的错误信号，所述错误信号处理模块连接所述错误报警处理模块，所述错误报警处理模块连接所述蜂鸣器及LED指示灯，用于显示具体错误。
[0014]可选的，所述控制开关模块还包括电压表头、电流表头、控制电源开关、驱动电源开关、发射开关及紧急制动开关，所述电压表头用于显示谐振电容C1的电压峰值，所述电流
表头用于显示电流峰值，所述控制电源开关、驱动电源开关、发射开关为拨动开关，并连接所述旋钮电位处理模块，所述控制电源开关用于控制总电源的开关，所述驱动电源开关用于控制IGBT开关管是否本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的时间域航空电磁多波脉冲发射装置，其特征在于，包括：控制开关模块、FPGA模块及驱动信号产生电路，所述控制开关模块连接FPGA模块，所述FPGA模块连接所述驱动信号产生电路；所述控制开关模块包括脉宽选择模块、充电频率选择模块、发射基频选择模块、触发方式选择模块及波形选择模块，所述脉宽选择模块、充电频率选择模块、发射基频选择模块、触发方式选择模块及波形选择模块连接所述FPGA模块，所述触发方式选择模块、波形选择模块、脉宽选择模块、发射基频选择模块及充电频率选择模块均为RS单刀三掷开关，所述脉宽选择模块分别对应20us、30us及35us充电脉冲宽度，用于选择充电脉冲宽度，所述发射基频选择模块分别对应12.5Hz、25Hz及50Hz发射基频，用于选择发射基频，所述充电频率选择模块分别对应2KHz，4KHz和8KHz充电频率，用于选择充电频率，所述触发方式选择模块分别对应内部触发、外部触发及点触发，用于选择触发方式，所述波形选择模块分别对应单波形、多波组合波形，用于选择发射波形；所述FPGA模块包括高压储能驱动逻辑模块、外触发信号模块、内部晶振模块、时钟管理模块、开关电位处理模块、单多波驱动逻辑模块、全桥驱动逻辑模块及阻尼吸收驱动逻辑模块，所述脉宽选择模块、充电频率选择模块及发射基频选择模块通过旋钮电位处理模块连接高压储能驱动逻辑模块，所述触发方式选择模块连接外触发信号模块及内部晶振模块，所述外触发信号模块及内部晶振模块连接时钟管理模块，所述时钟管理模块连接高压储能驱动逻辑模块及单多波驱动逻辑模块，用于为高压储能驱动逻辑模块及单多波驱动逻辑模块提供同步信号，所述波形选择模块连接开关电位处理模块，所述开关电位处理模块连接单多波驱动逻辑模块、全桥驱动逻辑模块及阻尼吸收驱动逻辑模块，所述全桥驱动逻辑模块连接阻尼吸收驱动逻辑模块，所述高压储能驱动逻辑模块、单多波驱动逻辑模块、全桥驱动逻辑模块及阻尼吸收驱动逻辑模块连接驱动信号产生电路；所述驱动信号产生电路包括高压充电器电路、IGBT开关管Q1、IGBT开关管Q2、IGBT开关管Q3、IGBT开关管Q4组成的全桥电路、IGBT开关管Q5及IGBT开关管Q6组成的多波发射电路、IGBT开关管Q7及IGBT开关管Q8组成的关断震荡消除电路，所述高压充电器电路用于给驱动信号产生电路供电，所述全桥电路的两端并联有谐振电容C1，所述谐振电容C1与所述全桥电路的主桥路两端设置所述多波发射电路，所述全桥电路的主桥路两端并联电容C2，所述关断震荡消除电路的一端连接在所述全桥电路的IGBT开关管Q1与IGBT开关管Q2之间，另一端连接所述全桥电路的IGBT开关管Q3与IGBT开关管Q4之间，所述全桥驱动逻辑模块连接所述全桥电路的IGBT开关管Q1、IGBT开关管Q2、IGBT开关管Q3、IGBT开关管Q4，所述单多波驱动逻辑模块连接所述多波发射电路的IGBT开关管Q5及IGBT开关管Q6，所述阻尼吸收驱动逻辑模块连接所述关断震荡消除电路的IGBT开关管Q7及IGBT开关管Q8。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的时间域航空电磁多波脉冲发射装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴珊，王浩，贲放，
申请(专利权)人：中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，
类型：发明
国别省市：