基于平顶段斩波和恒压钳位控制的发射机研制

发布时间：2017-12-06 12:18

  本文关键词：基于平顶段斩波和恒压钳位控制的发射机研制

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【摘要】：瞬变电磁方法作为一种行之有效的地质探测手段被广泛使用,而该方法在采用发射线圈(磁性源)或接地长导线(电性源)作为负载时,由于负载呈感性,发射电流关断过程自由下降,关断时间过长,主要适用于深部探测,对浅层矿体探测能力有限。对于如何加快电流关断速度,国际和国内相关专家展开了广泛研究,其中恒压钳位关断方法,能量利用率高,电路简单,额外元器件少,同时能够加强二次场接收信号,提高接收信号信噪比,鉴于以上优点,该方案被广泛采用。本文分析了现有恒压钳位电路及控制方法,发现其中不足,提出改进方案。首先通过对小电阻磁性源负载情况下的瞬变电磁发射机发射线圈能量释放路径进行分析,同时结合前人研究成果与实际需求,设计了改进型恒压钳位电路,并在其中引入了平顶段斩波的控制方式,两种控制方式相结合来改善发射波形质量。同时采用一种新的钳位电容放电方式,该方法同时节省了系统所需元件和电源数,降低了整个系统的复杂程度,并能降低馈能过程带来的电磁干扰。改进之后的发射波形更加接近理想梯形波,频率分量更丰富,接收信号幅值更大,信噪比更高,增加了可用数据量,同时能够拓宽探测范围,减小了浅层盲区。本文首先对电路参数进行了设计,然后按照设计参数通过Simulink仿真环境对电路拓扑进行了仿真验证,验证了方案的合理性。同时为了提高发射系统在野外工作时的可靠性,本文针对系统不同器件产热情况进行了分析,结合有限元方法,使用Icepak仿真环境,通过Altium Designer和Catia混合建模的方式,利用流体力学求解器,对整个系统进行了热设计,对比了自然对流和风冷强制散热两种不同方式下器件和散热片的温度。同时验证了高温环境下,整个系统的散热是否仍然能够满足要求,从而提高了整个系统的可靠性,同时加快了设计速度。为了验证整个系统的实际效果,对所设计的发射电路各项指标进行了测试并联合接收系统进行了室内模拟实验,给出了发射过程的电流波形、钳位电压、关断时间和器件温度的测试结果,理论计算、计算机仿真和实测结果三者符合良好。同时与无钳位方式传统发射系统关断时间和接收到的信号质量进行了对比,接收信号幅值明显增强。最后对全文工作进行了总结,针对还存在的不足提出了下一步的工作建议。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P631.325

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本文编号：1258578