基于DSP＆FPGA的地面电磁探测发射机的设计与研究
发布时间：2022-07-27 13:27
作为人工场源电磁法勘探必备的仪器设备，地面电磁探测发射机将恒稳电源以所需频率进行逆变，通过接地电极发射出去，用以获得有效的电磁场来进行地球物理勘探。为获得深部探测有效的地球物理数据，要求地面电磁探测发射机具有高电压、大电流、高精度稳定输出的同时具有质量轻体积小的特点。开关电源具有效率高、体积小、重量轻等显著特点。目前世界各国都有广泛的应用，特别是对大功率高频开关电源的研究和开发已成为当今电力电子学的主要研究领域，并派生出很多新的研究方向；控制理论、电力电子技术以及半导体材料的发展为高电压大功率开关电源的研发提供了有力的支撑。依托工程科研项目，根据地面电磁探测发射机的技术指标设计出一款高电压大功率开关电源拓扑结构，对该拓扑结构进行了理论分析、计算机仿真，在仿真基础上搭建了主功率电路，并设计了基于DSP＆FPGA的主控制电路。主控制电路主要由四部分构成：一是GPS数据采集处理系统；二是基于TMS320F2812控制器的数据处理系统；三是基于EP2C8Q208控制器的数据处理系统；四是地面电磁发射机上位机控制系统。基于DSP＆FPGA的20kW地面电磁探测发射机完成了实验室开环、闭环的实验，...
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 地面电磁发射机国内外研究现状
1.3 研究课题来源
1.4 本课题的研究意义和研究内容
1.4.1 本课题研究意义
1.4.2 本课题研究内容
第2章 地面电磁探测发射机系统总体设计
2.1 地面电磁探测发射机主功率电路拓扑结构设计
2.1.1 主功率电路典型变换器拓扑结构分类
2.1.2 主功率电路典型整流拓扑结构工作原理分析
2.1.3 主功率电路开关技术的选择
2.1.4 主功率电路拓扑电路的设计
2.2 地面电磁探测发射机控制器方案选择
2.3 地面电磁探测发射机对时方案选择
2.4 地面电磁探测发射机上位机方案选择
2.5 地面电磁探测发射机发射频点精确度测试方案选择
2.5.1 波形记录仪概述
2.5.2 采样数据处理方法
2.6 本章小结
第3章 地面电磁探测发射机系统硬件设计
3.1 主功率电路硬件设计与仿真
3.1.1 主功率开关电源拓扑电路仿真
3.1.2 主功率开关电源拓扑电路硬件设计
3.1.3 主功率开关电源拓扑电路工作原理分析
3.1.4 输入级 AC-DC 电路设计与仿真
3.1.5 单相高频整流桥电路设计
3.1.6 第二级变换器 DC-AC 电路设计
3.1.7 滤波电路硬件设计与仿真
3.2 主控制电路的硬件设计
3.2.1 DSP2812 控制电路设计
3.2.2 FPGA 控制电路设计
3.2.3 GPS 定时电路设计
3.2.4 电压检测电路
3.2.5 电流检测电路
3.3 本章小结
第4章 地面电磁探测发射机系统软件设计
4.1 GPS 数据采集处理系统
4.2 基于 TMS320F2812 控制器的数据处理系统
4.2.1 DSP1 主程序设计
4.2.2 DSP2 主程序设计
4.3 基于 EP2C8Q208 控制器的数据处理系统
4.4 地面电磁探测发射机上位机控制系统
4.4.1 集成开发环境介绍
4.4.2 主控界面开发设计
4.5 本章小结
第5章 样机测试与实验
5.1 台面实验
5.2 搭建样机
5.2.1 样机开环试验
5.2.2 样机闭环试验
5.2.3 野外地质勘探实验验证
5.2.4 地面电磁探测发射机发射性能验证
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读研究生期间所发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]大深度多功能电磁探测技术研究[J]. 林品荣,郭鹏,石福升,郑采君,李勇,李建华,徐宝利. 地球学报. 2010(02)
[2]地球物理仪器学科发展研究报告[J]. 陆其鹄,吴天彪,林君. 地球物理学进展. 2009(02)
[3]CSAMT探测断层在北京新区规划中的应用[J]. 李帝铨,底青云,王光杰,李英贤,石昆法,岳安平,白大为. 地球物理学进展. 2008(06)
[4]频率域电法的新进展[J]. 何继善. 地球物理学进展. 2007(04)
[5]我国地球物理仪器的发展[J]. 陆其鹄,彭克中,易碧金. 地球物理学进展. 2007(04)
[6]可控源音频大地电磁测深法在地热田勘查中应用效果初探[J]. 刘瑞德,黄力军,孟银生. 工程地球物理学报. 2007(02)
[7]南水北调西线千米深长隧洞围岩构造地球物理勘探[J]. 底青云,王光杰,安志国,龚飞,石昆法,李英贤,王若,王妙月. 地球物理学报. 2006(06)
[8]电磁法综合探测系统研究[J]. 林品荣,郑采君,石福升,郭鹏,徐宝利,赵子言. 地质学报. 2006(10)
[9]混场源电磁法仪器研制进展[J]. 程德福,王君,李秀平,段清明,林君. 地球物理学进展. 2004(04)
[10]电磁法及电法仪器的新进展和应用[J]. 刘国栋. 石油地球物理勘探. 2004(S1)
博士论文
[1]高压大功率电磁发射机供电关键技术的研究[D]. 余飞.北京工业大学 2013
[2]广域电磁测深仪关键技术研究[D]. 蒋奇云.中南大学 2010
[3]混场源电磁探测关键技术研究[D]. 王言章.吉林大学 2010
[4]电磁探测特种电源技术的研究[D]. 付志红.重庆大学 2007
硕士论文
[1]DC-DC变换器软开关技术的研究[D]. 于乐.哈尔滨工程大学 2011
[2]基于Buck电路的谐波抑制方法的研究[D]. 王善芬.哈尔滨工程大学 2011
[3]FeSiAl磁粉芯制备及性能研究[D]. 王贺.东北大学 2008
本文编号：3665539
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 地面电磁发射机国内外研究现状
1.3 研究课题来源
1.4 本课题的研究意义和研究内容
1.4.1 本课题研究意义
1.4.2 本课题研究内容
第2章 地面电磁探测发射机系统总体设计
2.1 地面电磁探测发射机主功率电路拓扑结构设计
2.1.1 主功率电路典型变换器拓扑结构分类
2.1.2 主功率电路典型整流拓扑结构工作原理分析
2.1.3 主功率电路开关技术的选择
2.1.4 主功率电路拓扑电路的设计
2.2 地面电磁探测发射机控制器方案选择
2.3 地面电磁探测发射机对时方案选择
2.4 地面电磁探测发射机上位机方案选择
2.5 地面电磁探测发射机发射频点精确度测试方案选择
2.5.1 波形记录仪概述
2.5.2 采样数据处理方法
2.6 本章小结
第3章 地面电磁探测发射机系统硬件设计
3.1 主功率电路硬件设计与仿真
3.1.1 主功率开关电源拓扑电路仿真
3.1.2 主功率开关电源拓扑电路硬件设计
3.1.3 主功率开关电源拓扑电路工作原理分析
3.1.4 输入级 AC-DC 电路设计与仿真
3.1.5 单相高频整流桥电路设计
3.1.6 第二级变换器 DC-AC 电路设计
3.1.7 滤波电路硬件设计与仿真
3.2 主控制电路的硬件设计
3.2.1 DSP2812 控制电路设计
3.2.2 FPGA 控制电路设计
3.2.3 GPS 定时电路设计
3.2.4 电压检测电路
3.2.5 电流检测电路
3.3 本章小结
第4章 地面电磁探测发射机系统软件设计
4.1 GPS 数据采集处理系统
4.2 基于 TMS320F2812 控制器的数据处理系统
4.2.1 DSP1 主程序设计
4.2.2 DSP2 主程序设计
4.3 基于 EP2C8Q208 控制器的数据处理系统
4.4 地面电磁探测发射机上位机控制系统
4.4.1 集成开发环境介绍
4.4.2 主控界面开发设计
4.5 本章小结
第5章 样机测试与实验
5.1 台面实验
5.2 搭建样机
5.2.1 样机开环试验
5.2.2 样机闭环试验
5.2.3 野外地质勘探实验验证
5.2.4 地面电磁探测发射机发射性能验证
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读研究生期间所发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]大深度多功能电磁探测技术研究[J]. 林品荣,郭鹏,石福升,郑采君,李勇,李建华,徐宝利. 地球学报. 2010(02)
[2]地球物理仪器学科发展研究报告[J]. 陆其鹄,吴天彪,林君. 地球物理学进展. 2009(02)
[3]CSAMT探测断层在北京新区规划中的应用[J]. 李帝铨,底青云,王光杰,李英贤,石昆法,岳安平,白大为. 地球物理学进展. 2008(06)
[4]频率域电法的新进展[J]. 何继善. 地球物理学进展. 2007(04)
[5]我国地球物理仪器的发展[J]. 陆其鹄,彭克中,易碧金. 地球物理学进展. 2007(04)
[6]可控源音频大地电磁测深法在地热田勘查中应用效果初探[J]. 刘瑞德,黄力军,孟银生. 工程地球物理学报. 2007(02)
[7]南水北调西线千米深长隧洞围岩构造地球物理勘探[J]. 底青云,王光杰,安志国,龚飞,石昆法,李英贤,王若,王妙月. 地球物理学报. 2006(06)
[8]电磁法综合探测系统研究[J]. 林品荣,郑采君,石福升,郭鹏,徐宝利,赵子言. 地质学报. 2006(10)
[9]混场源电磁法仪器研制进展[J]. 程德福,王君,李秀平,段清明,林君. 地球物理学进展. 2004(04)
[10]电磁法及电法仪器的新进展和应用[J]. 刘国栋. 石油地球物理勘探. 2004(S1)
博士论文
[1]高压大功率电磁发射机供电关键技术的研究[D]. 余飞.北京工业大学 2013
[2]广域电磁测深仪关键技术研究[D]. 蒋奇云.中南大学 2010
[3]混场源电磁探测关键技术研究[D]. 王言章.吉林大学 2010
[4]电磁探测特种电源技术的研究[D]. 付志红.重庆大学 2007
硕士论文
[1]DC-DC变换器软开关技术的研究[D]. 于乐.哈尔滨工程大学 2011
[2]基于Buck电路的谐波抑制方法的研究[D]. 王善芬.哈尔滨工程大学 2011
[3]FeSiAl磁粉芯制备及性能研究[D]. 王贺.东北大学 2008
本文编号：3665539
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3665539.html
