核磁仪器供电装置的设计
发布时间：2021-10-17 01:18
目前,许多地区面临较为严重的水质性缺水、季节性缺水和区域性缺水。核磁共振技术找水是最全面、最有效、最经济的找水技术,与以往探测技术不同,它是当前唯一非侵入式探水的方法。而应用核磁共振技术的核磁共振找水仪是迄今为止性能最先进、功能最齐全、测量参数最多的电法找水领域专用设备,它灵活方便,且集接收、发射于一体。作为核磁仪器的重要组成部分,供电装置不仅为仪器的发射装置提供发射激发脉冲所需的能量,还为其它装置提供工作时所需的电能。传统的供电装置存在许多设计缺陷,如结构分散、体积较大、协同困难、充电速度慢、电压检测精度低、稳定性和可靠性较差、存在安全隐、容易对接收信号造成EMI。针对以上问题,设计一套新版的供电装置,本设计的供电装置主要由24V铅酸电池、DC/DC开关电源和储能电容三个部分组成。其中以全桥逆变电路和全桥高压整流电路作为DC/DC转换电路的主要结构,PMOS开关电路控制DC/DC转换电路的开通与关闭;设计恒流放电电路使储能电容中的电能以恒流的模式释放,并增加滤波电容快速放电电路;采用PWM控制技术控制24V铅酸电池对储能电容恒流充电,同时也控制充电电压;设计电压检测电路和温度测量电路...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
储能电容电压与充电时间的函数关系图
供电装置中的电池是核磁共振找水仪内部唯一的供电电池，电池的种类繁多，日常应用较多的有蓄电池、燃料电池、干电池、太阳电池等。综合考虑可充电性、价格、体积和实用性等方面，本设计选用最为常用的铅酸蓄电池，铅酸电池可以循环数百次的充放电，生产成本较低，工作电压平稳，具有较宽的适用电流和适用温度，贮存性能好，未使用的情况下电压值没有明显的降低，在供电装置中具有广泛的应用[16]。国家法定安全电压的标准为：在通常环境的条件下，允许人体持续接触的安全特低电压值是 36V。出于安全考虑，同时经调研额定电压为 12V 和 16V 的铅酸电池在目前市面上较常见，所以本设计选用两个 12V 的电动车专用铅酸蓄电池串联，设计成为 24V 电源。如图 3.1所示为选取的铅酸电池实物：
第3章核磁仪器供电装置的硬件电路设计17图3.224V铅酸电池电路原理图3.2电源电路设计3.2.1B24V转B5V电源电路设计作为供电装置的重要组成部分，电源电路为其它电路工作时提供必要的电能。设计B24转B5V的LDO电源电路（低压差线性稳压器），将输入的24V铅酸电池直流电压稳压在5V左右，主要为低压检测电路提供B5V的工作电压，电路原理图如图3.3所示。图3.3B24转B5V电源电路原理图设计增加1kΩ的电阻YR8起到限流的作用，10μF的电容YC3为输入滤波电容，10μF的电容YC5为输出滤波电容。低压差线性稳压器选用由NSC生产的采用TO-92封装的LM2950，LM2950是一款低功耗稳压器，该器件是无绳电话、无线电控制系统和便携式计算机等电池供电应用的首眩LM2950具有非常低的静态电流（标准值75uA）和非常低的压降输出电压（轻载标准值为40mV，100mA时标准值为380mV），而非常低的输出温度系数使得LM2950可用作低功率电压参考。LM2950是逻辑兼容的关闭输入，使调节器能够打开和关闭，且采用与其他调节器兼容的3针至92封装[18]。LM295024VBV+5VIN12OUT3GNDPU1LM295010uFYC510uFYC31KYR8PGND
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电力电子变压器的DC/DC变换器设计[J]. 王玉娟. 电子技术与软件工程. 2019(23)
[2]基于DC-DC开关电源的梯次电池并联特性研究[J]. 臧政,朱智富,霍炜,张翼,黄福闯. 青岛大学学报(工程技术版). 2019(04)
[3]大功率电源多模块无主均流并联技术研究[J]. 王宏丹,张佳惠,马宇超. 公路交通科技(应用技术版). 2019(09)
[4]分布式电源并联系统中基于荷电状态均衡的改进型下垂控制策略[J]. 胡超,张兴,石荣亮,刘芳,徐海珍,曹仁贤. 太阳能学报. 2019(03)
[5]基于I～P特性的反激式电源高频变压器磁芯选择[J]. 夏永洪,顾伟华,朱德省,朱佳伟. 中国农村水利水电. 2019(01)
[6]大容量高频变压器磁芯损耗特性分析及结构选择[J]. 赵波,张宁,李琳,刘海军. 磁性材料及器件. 2016(01)
[7]基于双重移相控制的双有源桥DC-DC变换器的软开关[J]. 王聪,沙广林,王俊,庄园,程红. 电工技术学报. 2015(12)
[8]基于MBI5024的多彩LED点阵模块设计及应用[J]. 张学成,曾素琼. 嘉应学院学报. 2014(02)
[9]基于双匝线圈的轻便式核磁共振找水仪研制[J]. 易晓峰,林君,段清明. 仪器仪表学报. 2013(01)
[10]复杂条件下地下水磁共振探测与灾害水源探查研究进展[J]. 林君,蒋川东,段清明,王应吉,秦胜伍,林婷婷. 吉林大学学报(地球科学版). 2012(05)
博士论文
[1]磁感应—磁通门一体式宽频低噪声传感技术研究[D]. 时洪宇.吉林大学 2018
[2]TEM-MRS联用地下水探测关键技术研究[D]. 尚新磊.吉林大学 2010
硕士论文
[1]随钻核磁共振测井实验装置与接收电路设计[D]. 宋欣桦.吉林大学 2019
[2]动力锂离子电池分段优化充电方法与应用研究[D]. 方浩然.山东大学 2019
[3]并联Buck变换器均流控制算法研究[D]. 蒋丛让.合肥工业大学 2019
[4]电动汽车充电模块的并联均流技术研究[D]. 胡咏.安徽工程大学 2018
[5]大功率充电电源并联均流技术的研究[D]. 徐彬.安徽理工大学 2018
[6]MRS探水仪发射系统程控配谐技术研究[D]. 刘东洋.吉林大学 2018
[7]基于并联充电技术的核磁共振找水仪发射机研制[D]. 王洪宇.吉林大学 2018
[8]基于相位抵消法的MRS信号抗工频谐波干扰方法研究[D]. 李超.吉林大学 2018
[9]基于预极化场的地面磁共振接收系统研制[D]. 杜文元.吉林大学 2018
[10]超级电容储能式无轨电车充电变流器控制策略的研究[D]. 王俊然.西南交通大学 2018
本文编号：3440844
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
储能电容电压与充电时间的函数关系图
供电装置中的电池是核磁共振找水仪内部唯一的供电电池，电池的种类繁多，日常应用较多的有蓄电池、燃料电池、干电池、太阳电池等。综合考虑可充电性、价格、体积和实用性等方面，本设计选用最为常用的铅酸蓄电池，铅酸电池可以循环数百次的充放电，生产成本较低，工作电压平稳，具有较宽的适用电流和适用温度，贮存性能好，未使用的情况下电压值没有明显的降低，在供电装置中具有广泛的应用[16]。国家法定安全电压的标准为：在通常环境的条件下，允许人体持续接触的安全特低电压值是 36V。出于安全考虑，同时经调研额定电压为 12V 和 16V 的铅酸电池在目前市面上较常见，所以本设计选用两个 12V 的电动车专用铅酸蓄电池串联，设计成为 24V 电源。如图 3.1所示为选取的铅酸电池实物：
第3章核磁仪器供电装置的硬件电路设计17图3.224V铅酸电池电路原理图3.2电源电路设计3.2.1B24V转B5V电源电路设计作为供电装置的重要组成部分，电源电路为其它电路工作时提供必要的电能。设计B24转B5V的LDO电源电路（低压差线性稳压器），将输入的24V铅酸电池直流电压稳压在5V左右，主要为低压检测电路提供B5V的工作电压，电路原理图如图3.3所示。图3.3B24转B5V电源电路原理图设计增加1kΩ的电阻YR8起到限流的作用，10μF的电容YC3为输入滤波电容，10μF的电容YC5为输出滤波电容。低压差线性稳压器选用由NSC生产的采用TO-92封装的LM2950，LM2950是一款低功耗稳压器，该器件是无绳电话、无线电控制系统和便携式计算机等电池供电应用的首眩LM2950具有非常低的静态电流（标准值75uA）和非常低的压降输出电压（轻载标准值为40mV，100mA时标准值为380mV），而非常低的输出温度系数使得LM2950可用作低功率电压参考。LM2950是逻辑兼容的关闭输入，使调节器能够打开和关闭，且采用与其他调节器兼容的3针至92封装[18]。LM295024VBV+5VIN12OUT3GNDPU1LM295010uFYC510uFYC31KYR8PGND
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电力电子变压器的DC/DC变换器设计[J]. 王玉娟. 电子技术与软件工程. 2019(23)
[2]基于DC-DC开关电源的梯次电池并联特性研究[J]. 臧政,朱智富,霍炜,张翼,黄福闯. 青岛大学学报(工程技术版). 2019(04)
[3]大功率电源多模块无主均流并联技术研究[J]. 王宏丹,张佳惠,马宇超. 公路交通科技(应用技术版). 2019(09)
[4]分布式电源并联系统中基于荷电状态均衡的改进型下垂控制策略[J]. 胡超,张兴,石荣亮,刘芳,徐海珍,曹仁贤. 太阳能学报. 2019(03)
[5]基于I～P特性的反激式电源高频变压器磁芯选择[J]. 夏永洪,顾伟华,朱德省,朱佳伟. 中国农村水利水电. 2019(01)
[6]大容量高频变压器磁芯损耗特性分析及结构选择[J]. 赵波,张宁,李琳,刘海军. 磁性材料及器件. 2016(01)
[7]基于双重移相控制的双有源桥DC-DC变换器的软开关[J]. 王聪,沙广林,王俊,庄园,程红. 电工技术学报. 2015(12)
[8]基于MBI5024的多彩LED点阵模块设计及应用[J]. 张学成,曾素琼. 嘉应学院学报. 2014(02)
[9]基于双匝线圈的轻便式核磁共振找水仪研制[J]. 易晓峰,林君,段清明. 仪器仪表学报. 2013(01)
[10]复杂条件下地下水磁共振探测与灾害水源探查研究进展[J]. 林君,蒋川东,段清明,王应吉,秦胜伍,林婷婷. 吉林大学学报(地球科学版). 2012(05)
博士论文
[1]磁感应—磁通门一体式宽频低噪声传感技术研究[D]. 时洪宇.吉林大学 2018
[2]TEM-MRS联用地下水探测关键技术研究[D]. 尚新磊.吉林大学 2010
硕士论文
[1]随钻核磁共振测井实验装置与接收电路设计[D]. 宋欣桦.吉林大学 2019
[2]动力锂离子电池分段优化充电方法与应用研究[D]. 方浩然.山东大学 2019
[3]并联Buck变换器均流控制算法研究[D]. 蒋丛让.合肥工业大学 2019
[4]电动汽车充电模块的并联均流技术研究[D]. 胡咏.安徽工程大学 2018
[5]大功率充电电源并联均流技术的研究[D]. 徐彬.安徽理工大学 2018
[6]MRS探水仪发射系统程控配谐技术研究[D]. 刘东洋.吉林大学 2018
[7]基于并联充电技术的核磁共振找水仪发射机研制[D]. 王洪宇.吉林大学 2018
[8]基于相位抵消法的MRS信号抗工频谐波干扰方法研究[D]. 李超.吉林大学 2018
[9]基于预极化场的地面磁共振接收系统研制[D]. 杜文元.吉林大学 2018
[10]超级电容储能式无轨电车充电变流器控制策略的研究[D]. 王俊然.西南交通大学 2018
本文编号：3440844
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