一种极低频磁传感信号发射系统、方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种极低频磁传感信号发射系统、方法及装置，本发明专利技术涉及励磁驱动技术领域。所述系统包括：控制模块、驱动模块、天线励磁模块。所述控制模块用于根据输入的指令产生周期脉冲信号，所述周期脉冲信号为周期性的电压信号，所述驱动模块用于对输入的所述周期脉冲信号进行驱动电压控制，得到驱动电压信号，所述天线励磁模块用于根据输入的所述驱动电压信号进行励磁调控，得到用于发射的磁传感信号。本申请技术方案能够通过普通控制器的I/O接口就可以直接进行开关控制，并能解决发射天线自身的强电感特性所带来的电压应力过高的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种极低频磁传感信号发射系统、方法及装置


[0001]本专利技术涉及励磁驱动
，尤其涉及一种极低频磁传感信号发射系统、方法及装置。

技术介绍

[0002]极低频是指频率由3Hz至30Hz，波长十万公里至一百万公里的无线电波。由于极低频无线电波可以穿透土壤、海水及金属管道，使得极低频无线电波在管道检测及管道内外通信等方面得以应用。
[0003]在通信过程中，利用交变电场对发射天线进行励磁，产生出交变的磁场被接收天线感应得到感应电压，即为信号的发射与接收过程。发射天线的交流阻抗需足够大，才能确保施加于发射天线两端的电压幅值足够大，这样才能完成信号的发射与接收过程，因此交流阻抗的参数直接影响发射信号的电压幅值。由于极低频频率远低于4G等高频段电磁波，而发射天线的交流阻抗等于频率与电感量的乘积，因此作为极低频发射天线，需要将电感量增加多个数量级，当电感量足够大时，就需要在励磁过程中考虑发射天线感应电动势的问题。为了消除发射天线感应电动势带来的电压应力，目前，所采用的方法是通过按照预设固定频率控制开关的开启，以产生主频为固定频率的极低频三角波磁场信号，从而削弱发射天线感应电动势带来的电压应力。
[0004]然而上述方法以三角波作为控制信号，对于I/O接口兼容性方面不如脉冲信号，此外上述方法中发射天线电感工作是处于连续模式，线圈载流量要高，因此发射天线尺寸会增加，随着发射天线尺寸的增加固然所带来的电压应力也会增加。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种极低频磁传感信号发射系统、方法及装置，以解决在极低频频段中发射天线的励磁驱动，无法通过普通控制器I/O接口直接进行开关控制和发射天线的强电感特性所带来的电压应力过高的问题。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种极低频磁传感信号发射系统，所述系统包括：控制模块、驱动模块、天线励磁模块；所述控制模块用于根据输入的指令产生周期脉冲信号，所述周期脉冲信号为周期性的电压信号；所述驱动模块用于对输入的所述周期脉冲信号进行驱动电压控制，得到驱动电压信号；所述天线励磁模块用于根据输入的所述驱动电压信号进行励磁调控，得到用于发射的磁传感信号。
[0007]进一步地，所述驱动模块包括隔直电容、放电电阻、第一续流二极管、栅极电阻、栅源电阻和栅极电压；其中，控制所述周期脉冲信号的输入端依次串联所述隔直电容、所述栅极电阻和
所述栅源电阻后接地构成充电回路，所述栅极电阻和所述栅源电阻之间设有栅极电压输出端；控制所述周期脉冲信号的输入端与地之间还设有所述放电电阻和所述第一续流二极管；所述隔直电容、所述放电电阻和所述第一续流二极管串联构成放电回路，所述放电回路被配置为：当所述周期脉冲信号处于低电位电压值时，对所述隔直电容进行放电，并通过所述栅极电压输出端输出低电位的所述驱动电压信号，所述低电位电压值为小于所述周期脉冲信号的最高电压值；所述充电回路被配置为：当所述周期脉冲信号处于高电位电压值时，对所述隔直电容进行充电，并通过所述栅极电压输出端输出高电位的所述驱动电压信号，所述高电位电压值为大于或等于所述周期脉冲信号的最高电压值。
[0008]进一步地，所述充电回路还被配置为当控制所述周期脉冲信号输入端持续输入高电位电压值的所述周期脉冲信号时，则将所述栅极电压输出端降至零。
[0009]进一步地，所述周期脉冲信号的电压幅值为0V至5V、信号频率为3Hz至30Hz、占空比为50%。
[0010]进一步地，所述天线励磁模块包括功率开关管、直流电阻、第二续流二极管、第一天线端口、第二天线端口、栅源电压输出端和天线绕组；其中，所述第一天线端口的一侧与电源连接，另一侧依次串联所述天线绕组、所述直流电阻后接至所述第二天线端口；所述栅源电压输出端与所述功率开关管的栅极连接；所述功率开关管的漏极与所述第二天线端口连接；所述功率开关管的源级接地；所述第二续流二极管的一侧连接于所述第一天线端口和所述天线绕组之间，另一侧连接于所述直流电阻和所述第二天线端口之间，且所述天线绕组、所述直流电阻和所述第二续流二极管串联构成磁复位电路，所述磁复位电路被配置为当所述功率开关管关断时，降低所述天线绕组中的励磁电流；所述栅源电压输出端与所述功率开关管、所述第二天线端口、所述直流电阻、所述天线绕组、所述第一天线端口串联构成励磁电路，所述励磁电路被配置为根据所述栅源电压输出端输入的电压控制输出的励磁电流。
[0011]进一步地，所述磁复位电路进一步被配置为：当所述驱动电压信号输入的电压值小于所述栅源电压的电压值时，则将所述功率开关管关断，并通过所述磁复位电路将所述天线绕组的电流降至零；所述励磁电路进一步被配置为：当所述驱动电压信号输入的电压值大于或等于所述栅源电压的电压值时，则将所述功率开关管开通，并通过所述励磁电路产生所述磁传感信号。
[0012]进一步地，所述磁复位电路还被配置为：当所述功率开关管关断时，所述磁复位电路将所述天线绕组的电流进行放电，按照第一放电时长降低所述天线绕组的电流，所述第一放电时长为所述天线绕组的天线电感量与所述天线绕组的直流电阻比值，所述功率开关管关断的时长大于所述第一放电时长。
[0013]进一步地，所述天线绕组所采用的漆包线线径、绕组匝数及绕组半径成正比。
[0014]第二方面，本申请实施例提供了一种极低频磁传感信号发射方法，所述方法包括：
根据输入的指令产生周期脉冲信号，所述周期脉冲信号为周期性的电压信号；对输入的所述周期脉冲信号进行驱动电压控制，得到驱动电压信号；根据输入的所述驱动电压信号进行励磁调控，得到用于发射的磁传感信号。
[0015]第三方面，本申请实施例提供了一种极低频磁传感信号发射装置，所述装置包括：脉冲信号端口，用于输入周期脉冲信号；信号地端口，用于提供接地；电源端口，用于输入电源电压；第一天线端口和第二天线端口；与所述脉冲信号端口、所述信号地端口、所述电源端口、所述第一天线端口和所述第二天线端口均电连接的控制器，所述控制器中配置有所述极低频磁传感信号发射系统。
[0016]本申请提供了一种极低频磁传感信号发射系统、方法及装置，所述系统包括：控制模块、驱动模块、天线励磁模块。所述控制模块用于根据输入的指令产生周期脉冲信号，所述周期脉冲信号为周期性的电压信号，所述驱动模块用于对输入的所述周期脉冲信号进行驱动电压控制，得到驱动电压信号，所述天线励磁模块用于根据输入的所述驱动电压信号进行励磁调控，得到用于发射的磁传感信号。通过本申请技术方案，能够有效解决发射天线感应电动势的问题，同时也能够消除发射天线感应电动势带来的电压应力问题。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本申请实施例提供的一种极低频磁传感信号发射系统的示意图；图2为本申请实施例提供的一种极低频磁传感信号发射系统中驱动模块电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极低频磁传感信号发射系统，其特征在于，所述系统包括：控制模块、驱动模块、天线励磁模块；所述控制模块用于根据输入的指令产生周期脉冲信号，所述周期脉冲信号为周期性的电压信号；所述驱动模块用于对输入的所述周期脉冲信号进行驱动电压控制，得到驱动电压信号；所述天线励磁模块用于根据输入的所述驱动电压信号进行励磁调控，得到用于发射的磁传感信号。2.根据权利要求1所述的一种极低频磁传感信号发射系统，其特征在于，所述驱动模块包括隔直电容、放电电阻、第一续流二极管、栅极电阻、栅源电阻和栅极电压；其中，控制所述周期脉冲信号的输入端依次串联所述隔直电容、所述栅极电阻和所述栅源电阻后接地构成充电回路，所述栅极电阻和所述栅源电阻之间设有栅极电压输出端；控制所述周期脉冲信号的输入端与地之间还设有所述放电电阻和所述第一续流二极管；所述隔直电容、所述放电电阻和所述第一续流二极管串联构成放电回路，所述放电回路被配置为：当所述周期脉冲信号处于低电位电压值时，对所述隔直电容进行放电，并通过所述栅极电压输出端输出低电位的所述驱动电压信号，所述低电位电压值为小于所述周期脉冲信号的最高电压值；所述充电回路被配置为：当所述周期脉冲信号处于高电位电压值时，对所述隔直电容进行充电，并通过所述栅极电压输出端输出高电位的所述驱动电压信号，所述高电位电压值为大于或等于所述周期脉冲信号的最高电压值。3.根据权利要求2所述的一种极低频磁传感信号发射系统，其特征在于，所述充电回路还被配置为当控制所述周期脉冲信号输入端持续输入高电位电压值的所述周期脉冲信号时，则将所述栅极电压输出端降至零。4.根据权利要求1所述的一种极低频磁传感信号发射系统，其特征在于，所述周期脉冲信号的电压幅值为0V至5V、信号频率为3Hz至30Hz、占空比为50%。5.根据权利要求1所述的一种极低频磁传感信号发射系统，其特征在于，所述天线励磁模块包括功率开关管、直流电阻、第二续流二极管、第一天线端口、第二天线端口、栅源电压输出端和天线绕组；其中，所述第一天线端口的一侧与电源连接，另一侧依次串联所述天线绕组、所述直流电阻后接至所述第二天线端口；所述栅源电压输出端与所述功率开关管的栅极连接；所述功率开关管的漏极与所述第二天线端口连接；所述功率开关管的源级接地；所述第二续流二极管的一侧连接于所述第一天线端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春光，李智超，刘光恒，刘嘉瑞，李上青，宫迎娇，安磊，刘佳慧，杨煜兵，汪忠伟，褚帅，
申请(专利权)人：沈阳仪表科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：