CN106877852A - 一种矿井瞬变电磁仪发射电路 - Google Patents
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Abstract
一种矿井瞬变电磁仪发射电路包括主控部分、发射信号产生电路、隔离驱动电路、关断控制电路、限流电路、全桥功率输出电路、发射电流采样电路。在主控部分的控制下，产生发射序列信号用来与采集信号同步，并送至发射信号产生电路以产生系统所需的双极性方波信号，然后经过隔离驱动电路，送至全桥功率电路以进行发射输出，在全桥功率输出单元中有电流取样电路以实时监测发射波形。发射电路时序同步准确，电流输出稳定，电流关断快，有可靠的换向保护技术防止电源短路造成安全事故。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿井瞬变电磁仪发射电路。
背景技术
目前大部分矿区都采用瞬变电磁法在地面探测含水地质体的分布。但是，由于矿区的工业干扰和探测深度不足等原因，在地面探测很难发现井下小尺度含水地质构造。所以，如何将探测含水地质构造最有效的瞬变电磁法应用于井下近距离探测小尺度含水地质构造，是一个迫在眉睫的问题。
发射电路必须满足在不引起振荡的条件下，电流关断要快，尽可能减少对早期信号的影响；严格控制发射波形的时序，配合接收系统的时序要求；有可靠的换向保护及技术防止电源短路造成安全事故，为了提高发射效率发射换向的消耗尽可能的小；在满足本质安全型电路要求的条件下，使发射电流尽可能的大，发射电流输出稳定。
发明内容
为达到上述目的，本发明设计了一种矿井瞬变电磁仪发射电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
矿井瞬变电磁仪发射电路包括主控部分、发射信号产生电路、隔离驱动电路、关断控制电路、限流电路、全桥功率输出电路、发射电流采样电路。采用高频变压器隔离技术，并有加速截至电路满足快速关断的要求；采用与门电路与发射隔离驱动电路来产生发射电路所需的控制时序；电流换向由低饱和电压的MOS构成桥式换向输出电路，用三极管放大电路驱动MOS管组成的全桥电路，以实现双极性脉冲波形输出；稳压电路采用可调集成线形稳压器，以调整发射电压，采用限流电阻法来控制发射部分的发射功率；电流取样采用高精度无感电阻。
发射电路工作流程为：在主控部分的控制下，产生发射序列信号用来与采集信号同步，并送至发射信号产生电路以产生系统所需的双极性方波信号，然后经过隔离驱动电路，送至全桥功率电路以进行发射输出，在全桥功率输出单元中有电流取样电路以实时监测发射波形。
发射电路采用双重断电控制：第一是在功率输出桥路上采用放电阻止型RCD缓冲电路和LR电路相结合的方式释放能量；第二是在隔离驱动电路上采用RC回路使驱动电压下降沿的斜率变大。
功率输出电路采用H桥路，由桥路驱动信号控制开关管的导通与截止，实现电流激励信号。
本发明的有益效果是：矿井瞬变电磁仪发射电路时序同步准确，电流输出稳定，电流关断快，有可靠的换向保护技术防止电源短路造成安全事故。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是矿井瞬变电磁仪发射电路发射部分框图。
图2是发射波形产生电路。
图3是发射波形电路产生的波形。
图4是发射隔离驱动电路。
图5是电流关断电路。
图6是MOS管组成H桥电路。
图中1是2倍发射频率输入。
具体实施方式
在图1中，矿井瞬变电磁仪发射电路包括主控部分、发射信号产生电路、隔离驱动电路、关断控制电路、限流电路、全桥功率输出电路、发射电流采样电路。在主控部分的控制下，产生发射序列信号用来与采集信号同步，并送至发射信号产生电路以产生系统所需的双极性方波信号，然后经过隔离驱动电路，送至全桥功率电路以进行发射输出，在全桥功率输出单元中有电流取样电路以实时监测发射波形。
在图2、图3中，瞬变电磁仪发射电路输出双极性矩形脉冲激发产生瞬变电磁场。瞬变电磁勘探系统工作时，要求发射部分与采集部分同步，发射波形信号的开启和关断要与采集部分相适应，这样采集部分才能准确记录发射波形下降时的磁场信号变化。发射部分的时序由主控部分控制，由主控部分以两倍发射频率发出脉冲信号F，信号F经过D触发器，输出两路频率信号F1和F2，占空比各为50%，再与F信号经过两路与门，形成基本发射信号脉冲序列。
在图4中，发射隔离驱动电路用于产生功率桥路输出控制与MOS管相适应的模拟驱动电压，采用变压器隔离的方式。将控制逻辑单元输出的控制逻辑信号调制到要求的频率上，通过高频变压器耦合到两个次级，在次级解调为与初级相位一致、幅度满足驱动要求的隔离信号。解调之后的电信号控制功率桥路MOS管按照控制逻辑输出发射电流。
在图5中，发射电路采用双重断电控制：第一是在功率输出桥路上采用放电阻止型RCD缓冲电路和LR电路相结合的方式释放能量；第二是在隔离驱动电路上采用RC回路使驱动电压下降沿的斜率变大。
在图6中，功率输出电路采用H桥路，由桥路驱动信号控制开关管的导通与截止，实现电流激励信号。正极性发射时，MOS管G1与G4导通，电流通过G1与G4流入电源地形成回路。负极性发射是：MOS管G2与G3导通，电流通过G3与G2流入电源地形成回路。为了使断电时间可控，使用外部二极管阻断MOS管内部的反向二极管。发射电源使用与系统电源隔离的电池组。设计了限流电路用来限制电流能量实现对电路的保护，限流电阻使用无感电阻，限流电阻的选取主要考虑在最不利条件下的功率能满足防爆的规定，在负载短路的情况下，消耗在电阻上的功率不能小于额定功率的三分之二。断电时间控制采用多级RC抑制，驱动电路采用变压器隔离驱动。
Claims (5)
1.一种矿井瞬变电磁仪发射电路包括主控部分、发射信号产生电路、隔离驱动电路、关断控制电路、限流电路、全桥功率输出电路、发射电流采样电路；在主控部分的控制下，产生发射序列信号用来与采集信号同步，并送至发射信号产生电路以产生系统所需的双极性方波信号，然后经过隔离驱动电路，送至全桥功率电路以进行发射输出，在全桥功率输出单元中有电流取样电路以实时监测发射波形。
2.根据权利要求1所述的矿井瞬变电磁仪发射电路，其特征是所述发射部分的时序由与门电路与发射隔离驱动电路来产生。
3.根据权利要求2所述的矿井瞬变电磁仪发射电路，其特征是所述发射隔离驱动电路采用变压器隔离的方式。
4.根据权利要求1所述的矿井瞬变电磁仪发射电路，其特征是所述关断控制电路采用两种形式：第一是在功率输出桥路上采用放电阻止型RCD缓冲电路和LR电路相结合的方式释放能量；第二是在隔离驱动电路上采用RC回路使驱动电压下降沿的斜率变大。
5.根据权利要求1所述的矿井瞬变电磁仪发射电路，其特征是所述功率输出电路采用H桥路，由桥路驱动信号控制开关管的导通与截止，实现电流激励信号。
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|---|---|---|---|---|
| CN107783196A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-03-09 | 中国地质大学（武汉） | 一种瞬变电磁仪发射机 |
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| CN114236623A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-25 | 山东大学 | 一种井下大功率大电流电磁发射装置及工作方法 |
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2015
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Application publication date: 20170620 |
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