Low-Tc SQUID瞬变电磁系统的大功率发射机关键技术研究

发布时间：2017-11-08 23:34

  本文关键词：Low-Tc SQUID瞬变电磁系统的大功率发射机关键技术研究

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【摘要】：随着矿产资源不断地被开采,近地表500m的矿产已经枯竭,在地下第二深度空间(地下500m~2000m)探寻矿产资源是解决资源短缺的重要途径之一,瞬变电磁法(TEM)是一种被广泛认可的物探方法。但在实际探测中,由于空心线圈带宽和灵敏度的限制,TEM无法探测到800m以上的深度,而超导量子干涉仪(SQUID)具有噪声低、灵敏度高、频带宽等特点,可代替线圈实现深度勘探。论文针对电流尖峰和下降沿过快导致SQUID失锁等问题,研制了适用于Low-Tc SQUID瞬变电磁系统的大功率发射机,解决了大功率发射、尖峰抑制和慢关断等技术难题。主要工作内容如下:1.为确定大功率发射系统的主要技术指标,基于瞬变电磁中心回线工作方式的磁场计算公式,计算了层状低阻模型的磁场响应,以及发射磁矩、磁场最小分辨率与勘探深度的关系曲线,讨论了不同发射磁矩时磁场变化率对SQUID失锁的影响;2.为满足百安培的发射电流要求,基于智能功率模块IPM和24位高精度A/D,设计了大功率发射桥路和电流下降沿采集电路,采用SPI和DMA技术实现数据的高速传输;通过控制GPS波特率和输出时间序列个数,解决了采集电流时间与读取GPS信息时间冲突的问题;3.为解决电流尖峰引起SQUID失锁的问题,分析了电流尖峰产生的机理,借鉴了传统吸收电路的优点,根据吸收电容的特性,设计了RC与多C级联的尖峰抑制电路,实现了输出高质量发射电流波形,有效地抑制了电流尖峰;4.为使中心回线的磁场变化率满足SQUID的摆率要求,采用ARM处理器控制PWM波形,延时关闭发射桥路的下桥臂;结合TVS低压钳位技术,设计了慢关断电路,实现了延长发射电流下降时间和降低电流下降沿斜率;5.通过室内测试,测试了发射机输出波形以及主要技术指标,采用SQUID瞬变电磁发射和接收系统,在上海横沙岛开展野外测试,发射系统可以10小时稳定工作,实现了输出100A的电流,获得了尖峰小的电流波形,延长了发射电流下降时间,最终初步解决了SQUID失锁问题。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.325

【参考文献】

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本文编号：1159363