CN110794463B - 基于宽配谐的短死区磁共振发射装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地球物理勘探设备领域，具体而言，涉及一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置及控制方法，PC上位机，主控模块，根据上位机的指令，控制DC‑DC变换器为储能电容充电，充电能量来源为蓄电池；通过发送PWM波控制H桥发射模块及线圈进行双极性脉冲发射，发射能量来源为储能电容；以及通过控制第一开关驱动模块控制第一开关的通断，通过控制第二开关驱动模块控制第二开关的通断，通过控制第三开关驱动模块从而控制钳位模块的钳位电压；通过取反电路，用于将主控模块的开关控制信号取非，对第一开关和第二开关导通信号进行互补。解决信号本身幅度较低，经能释时间衰减后几乎完全淹没在噪声中，为后续数据处理及反演带来极大困难，严重影响探测效果的问题，能够有效缩短发射系统的关断时间，减小磁共振探测的死区时间，从而提高信号幅度。

Description

基于宽配谐的短死区磁共振发射装置及控制方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探设备领域，具体而言，涉及一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置及控制方法。

背景技术

地面磁共振技术(Magnetic Resonance Sounding，MRS)是目前唯一一种非入侵式地下水探测的地球物理方法，被广泛应用在地下水探测中。磁共振探水系统进行地下水探测时，首先由发射机通过负载线圈发射一定时间的双极性脉冲，将地下水中的氢质子激发，然后撤去激发脉冲，接收机通过同一线圈接收感应到的自由感应衰减(Free InductionDecay，FID)信号，从而反演得出水文地质情况。

MRS有效信号为nV级，因此接收系统满足弱信号采集系统的特点。由于负载线圈呈感性，发射时会存储大量能量，而收发采用同一线圈时，直接开始接收不仅无法分辨出有效MRS信号，更会烧毁接收机。因此，在激发脉冲结束后到信号开始接收前，需要一段时间用于线圈释放能量，该时间称为能释时间，也叫仪器的死区时间。

对于传统的磁共振探测，发射时在发射回路中串联适当容值的电容以达到配谐的目的，加入配谐电容后，回路处于欠阻尼状态。在激发脉冲结束后，线圈中的电流震荡衰减，导致线圈中能量释放缓慢，死区时间极长。对于100*100m的线圈，激发电流为50A时，关断时间tr约为10ms。然而在激发信号撤去后，地下水中氢质子立刻开始释放自由衰减信号，且该信号为指数衰减的形式，现阶段磁共振系统死区时间一般为20ms，因此，在能释时间内，大量有效MRS信号损失，导致接收到的信号信噪比低。尤其在浅层探测应用中，信号本身幅度较低，经能释时间衰减后几乎完全淹没在噪声中，为后续数据处理及反演带来极大困难，严重影响探测效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置及控制方法，解决信号本身幅度较低，经能释时间衰减后几乎完全淹没在噪声中，为后续数据处理及反演带来极大困难，严重影响探测效果的问题。

本发明是这样实现的，

一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置，用于磁共振探测系统，该装置包括：PC上位机，主控模块，DC-DC变换器，蓄电池，储能电容，第一开关驱动模块，第二开关驱动模块，第三开关驱动模块，第一开关，第二开关，H桥发射模块及线圈、钳位模块以及取反电路，

PC上位机，通过PC上位机向主控模块发送发射参数以及控制指令，并显示系统工作状态；

主控模块，根据上位机的指令，控制DC-DC变换器为储能电容充电，充电能量来源为蓄电池；通过发送PWM波控制H桥发射模块及线圈进行双极性脉冲发射，发射能量来源为储能电容；以及通过控制第一开关驱动模块控制第一开关的通断，通过控制第二开关驱动模块控制第二开关的通断，通过控制第三开关驱动模块从而控制钳位模块的钳位电压；

第一开关，用于控制储能电容与H桥发射模块及线圈的通断；

第二开关，用于控制H桥发射模块及线圈与钳位模块的通断；

钳位模块，用于电压钳位，从而达到快速关断的目的；

取反电路，用于将主控模块的开关控制信号取非，对第一开关和第二开关导通信号进行互补。

进一步地，所述H桥发射模块及线圈包括4个IGBT器件和与每个IGBT并联的二极管构成的桥路以及在4个IGBT器件之间的发射线圈。

进一步地，所述钳位模块包括多个串联的钳位二极管以及与每个钳位二极管并联的可控开关。

进一步地，所述主控模块根据激发电流和激发电压确定钳位电压值，根据钳位电压值确定接入回路中的钳位二极管的个数，通过第三开关驱动模块来控制钳位模块中的可控开关的通断，调整串联接入回路中的钳位二极管的个数。

一种基于宽配谐的短死区磁共振发射控制方法，包括如下的步骤：

a、参数设置：PC上位机向主控模块传送发射参数以及控制信号，包括：激发电流I、激发电压U、激发频率f、预设激发时间t、激发脉冲占空比d、叠加次数k；

b、钳位电压调整：主控模块根据激发电流和激发电压确定钳位电压值，根据钳位电压值确定接入回路中的钳位二极管的个数，主控模块通过第三开关驱动模块来控制钳位模块中的可控开关的通断，调整串联接入回路中的钳位二极管的个数；

c、储能电容充电：主控模块根据激发电压控制DC-DC变换器模块工作，为储能电容模块充电；

d、单周期激发脉冲发射：主控模块根据发射时序向H桥发射模块及线圈传送PWM信号，主控模块根据发射时序通过第一开关驱动模块控制第一开关、通过第二开关驱动模块控制第二开关，从而通过线圈进行双极性脉冲激发；

e、单次发射完成判断：单次脉冲发射完成，继续进入下一步f，否则回到步骤d，单次发射是否完成的判断依据为：完成m个周期的单周期激发脉冲发射，m的值由预设激发时间决定，满足：

t＝mT,m∈Z

T为激发脉冲周期，满足：

f、叠加发射完成判断：叠加发射完成，继续进入下一步g，否则回到步骤c，叠加发射完成的判断依据为：完成k次单次发射；

g、等待进入下一次工作循环：参数设置、钳位电压调整、储能电容充电、单周期激发脉冲发射、单次发射完成判断、叠加发射完成判断，直至探测结束。

进一步地，主控模块根据发射时序向H桥发射模块传送PWM信号，主控模块根据发射时序通过第一开关驱动模块控制第一开关、通过第二开关驱动模块控制第二开关，从而通过线圈进行双极性脉冲激发，具体控制过程包括：

设H桥发射模块控制信号为Q，第一开关控制信号为S1，第二开关控制信号为S2，在一个周期T内，进行一次双极性脉冲发射，T为激发脉冲周期，满足：

周期T内依次包括t1、t2、t3以及t4时间段，其中，

(1)在t1时间内，控制IGBT Q1、IGBTQ4的PWMA信号有效，控制第一开关的信号有效，控制IGBTQ2、IGBTQ3的PWMB信号和第二开关的信号无效，此时IGBT Q1、IGBTQ4导通，IGBTQ2、IGBTQ3截止，第一开关导通，第二开关断开，发射线圈与IGBTQ1、IGBTQ4、第一开关、储能电容构成回路，储能电容向发射线圈充电，线圈中电流逐渐增大，设此时线圈中电流方向为正向；

(2)在t2时间内，控制第二开关的信号有效，控制IGBT Q1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3的PWMA、PWMB信号以及控制第一开关的信号均无效，此时，IGBT Q1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3截止，第一开关断开，第二开关导通，发射线圈与IGBTQ2并联上的二极管D2、IGBTQ3上并联的二极管D3、第二开关、以及钳位模块构成回路，发射线圈通过该回路放电，发射线圈中电流逐渐减小；

(3)在t3时间内，控制IGBTQ2、IGBTQ3的PWMB信号有效，控制第一开关的信号有效，控制IGBTQ1、IGBTQ4的PWMA信号和控制第二开关的信号无效，此时IGBTQ2、IGBTQ3导通，IGBTQ1、IGBTQ4截止，第一开关导通，第二开关断开，线圈与IGBTQ2、IGBTQ3、第一开关、储能电容构成回路，储能电容向发射线圈充电，线圈中电流反向逐渐增大；

(4)在t4时间内，控制第二开关的信号有效，控制IGBTQ1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3的PWMA、PWMB信号以及控制第一开关的信号均无效，此时，IGBTQ1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3截止，第一开关断开，第二开关导通，发射线圈与IGBTQ1并联的二极管D1、IGBTQ4并联的二极管D4、第二开关、以及钳位模块构成回路，发射线圈通过该回路放电，发射线圈中电流幅度逐渐减小，方向为反向。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

(1)本发明采用宽配谐的发射方式代替传统配谐，能够有效缩短发射系统的关断时间，减小磁共振探测的死区时间，从而提高信号幅度；

(2)本发明采用无源钳位关断，通过可控开关调整钳位电压值从而适配不同发射电流，进一步减小死区时间，提高探测信号的幅度；

(3)本发明采用整周期关断方法，在激发脉冲死区时间内进行关断，代替传统固定时间激发方式，去除无效激发脉冲，在进一步缩短死区时间同时提高工作效率，改善探测效果。

附图说明

图1示出了一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置结构示意图；

图2示出了一种基于宽配谐的短死区磁共振发射时序示意图；

图3示出了一种基于宽配谐的短死区磁共振发射工作流程示意图；

图4示出了一个实施例的传统配谐磁共振发射电流关断以及基于宽配谐的短死区磁共振发射电流关断仿真波形。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置，用于磁共振探测系统，该装置包括：PC上位机1，主控模块2，DC-DC变换器3，蓄电池4，储能电容5，第一开关驱动模块6，第二开关驱动模块7，第三开关驱动模块8，第一开关9，第二开关10，H桥发射模块及线圈11、钳位模块12以及取反电路13。

其中，H桥发射模块及线圈11包括4个IGBT器件Q1～Q4和与每个IGBT并联的二极管D1～D4构成的桥路以及可以等效为电感L和电阻R串联的发射线圈。其中，IGBTQ1与IGBTQ3连接后与第一开关S1串联接在储能电容5两极。IGBTQ2与IGBTQ4连接后与第一开关S1串联接在储能电容5两极。IGBTQ1与IGBTQ3之前与IGBTQ2与IGBTQ4之间连接发射线圈。

钳位模块12包括多个钳位二极管DZ1～DZn和与每个二极管并联的开关SZ1～SZn。

PC上位机1，进行人机交互，实验员通过PC上位机1向主控模块2发送发射参数以及控制指令，并显示系统工作状态；

主控模块2，与上位机进行交互，控制DC-DC变换模块3为储能电容5充电，充电能量来源为蓄电池4；

主控模块2，通过发送PWM波控制H桥发射模块及线圈11进行双极性脉冲发射，发射能量来源为储能电容5；

主控模块2，通过控制第一开关驱动模块6从而控制第一开关9的通断，通过控制第二开关驱动模块7从而控制第二开关10的通断，通过控制第三开关驱动模块8从而控制钳位模块12的钳位电压；

第一开关9，用于控制储能电容5与H桥发射模块及线圈11的通断；

第二开关10，用于控制H桥发射模块及线圈11与钳位模块12的通断；

钳位模块12，用于电压钳位，从而达到快速关断的目的。

取反电路13，用于将开关控制信号取非，从而保证第一开关9和第二开关10导通信号严格互补。

如图3所示，一种基于宽配谐的短死区磁共振发射控制方法，包括如下步骤：

a、参数设置：PC上位机1向主控模块2传送发射参数以及控制信号，包括：激发电流I、激发电压U、激发频率f、预设激发时间t、激发脉冲占空比d、叠加次数k；

b、钳位电压调整：主控模块根据激发电流和激发电压确定钳位电压值，根据钳位电压值确定接入回路中的钳位二极管的个数。主控模块2通过第三开关驱动模块8来控制钳位模块12中的可控开关SZ1～SZn的通断，从而调整串联接入回路中的钳位二极管的个数n，钳位电压值与二极管个数n的关系满足：

V_r＝nV_th,n∈Z

其中，V_r为钳位电压值，V_th为单个钳位二极管的钳位电压值；

c、储能电容充电：主控模块2根据激发电压控制DC-DC变换器模块4工作，为储能电容5充电；

d、单周期激发脉冲发射：主控模块2根据发射时序向H桥发射模块传送PWM信号，主控模块2根据发射时序通过第一开关驱动模块控制第一开关、通过第二开关驱动模块控制第二开关，从而通过线圈进行双极性脉冲激发。

发射时序如图2所示，H桥发射模块控制信号为Q(PWMA、PWMB)，第一开关9(开关S1)控制信号为S1，第二开关10(开关S2)控制信号为S2。在一个周期T内，进行一次双极性脉冲发射，T为激发脉冲周期，满足：

该部分具体的控制过程和步骤如下：

(1)在t1时间内，控制IGBTQ1、IGBTQ4的PWMA信号有效，控制开关S1的信号有效，控制IGBTQ2、IGBTQ3的PWMB信号和控制第二开关S2的信号无效，此时IGBTQ1、IGBTQ4导通，IGBTQ2、IGBTQ3截止，第一开关S1导通，第二开关S2断开，线圈与IGBTQ1、IGBTQ4、第一开关S1、储能电容构成回路，储能电容向发射线圈充电，线圈中电流逐渐增大，设此时线圈中电流方向为正向；

(2)在t2时间内，控制第二开关S2的信号有效，控制IGBTQ1～Q4的PWMA、PWMB信号以及控制第一开关S1的信号均无效，此时，IGBTQ1～Q4截止，第一开关S1断开，第二开关S2导通，线圈与二极管D2、二极管D3、S2、DZ1～DZn构成回路，线圈通过该回路放电，线圈中电流逐渐减小；

(3)在t3时间内，控制IGBTQ2、IGBTQ3的PWMB信号有效，控制第一开关S1的信号有效，控制IGBTQ1IGBTQ4的PWMA信号和控制第二开关S2的信号无效，此时IGBTQ2、IGBTQ3导通，IGBTQ1、IGBTQ4截止，第一开关S1导通，第一开关S2断开，线圈与IGBTQ2、IGBTQ3、第一开关S1、储能电容构成回路，储能电容向发射线圈充电，线圈中电流反向逐渐增大；

(4)在t4时间内，控制开关S2的信号有效，控制IGBTQ1～Q4的PWMA、PWMB信号以及控制第一开关S1的信号均无效，此时，IGBTQ1～Q4截止，第一开关S1断开，第一开关S2导通，线圈与二极管D1、二极管D4、第二开关S2、DZ1～DZn构成回路，线圈通过该回路放电，线圈中电流幅度逐渐减小，方向为反向；

e、单次发射完成判断：单次脉冲发射完成，继续进入下一步f，否则回到步骤d。单次发射是否完成的判断依据为：完成m个周期的单周期激发脉冲发射，m的值由预设激发时间决定，应满足：

t＝mT,m∈Z

f、叠加发射完成判断：叠加发射完成，继续进入下一步g，否则回到步骤c。叠加发射完成的判断依据为：完成k次单次发射；

g、等待进入下一次工作循环：参数设置、钳位电压调整、储能电容充电、单周期激发脉冲发射、单次发射完成判断、叠加发射完成判断，直至探测结束。

实施例

现根据实际探测确定线圈等效参数为L＝0.8mH，R＝1Ω，选用10个钳位电压为100V的二极管串联，最大钳位电压为1000V，设电流下降至0.2％即为关断，目标死区时间为1ms，实际探测具体实施步骤如下：

a、参数设置：PC上位机1向主控模块2传送发射参数以及控制信号，包括：激发电流I＝50A、激发电压U＝290V、激发频率f＝2330Hz、预设激发时间t＝40ms、激发脉冲占空比d＝45％、叠加次数k＝8；

b、钳位电压调整：主控模块根据激发电流、激发电压和目标死区时间确定钳位电压值，根据钳位电压值确定接入回路中的钳位二极管的个数。主控模块2通过第三开关驱动模块8来控制钳位模块12中的开关SZ1～SZ10的通断，从而调整串联接入回路中的钳位二极管的个数n，钳位电压值与二极管个数n的关系满足：

V_r＝nV_th,n∈Z

其中，V_r为钳位电压值，V_th为单个钳位二极管的钳位电压值，考虑实际电路影响，关断时间应留有一定裕量，选择钳位电压为600V，n＝6，因此将SZ7～SZ10闭合，DZ1～DZ6接入回路；

c、储能电容充电：主控模块2根据激发电压控制DC-DC变换器模块4工作，为储能电容5充电；

d、单周期激发脉冲发射：主控模块2根据发射时序向H桥发射模块传送PWM信号，主控模块根据发射时序通过第一开关驱动模块控制第一开关、通过第二开关驱动模块控制第二开关，从而通过线圈进行双极性脉冲激发。

发射时序如图2所示，H桥发射模块控制信号为Q(PWMA、PWMB)，第一开关9(开关S1)控制信号为S1，第二开关10(开关S2)控制信号为S2。在一个周期T内，进行一次双极性脉冲发射，T为激发脉冲周期，满足：

该部分具体的控制过程和步骤如下：

(1)在t1时间内，控制IGBTQ1IGBTQ4的PWMA信号有效，控制第一开关S1的信号有效，控制IGBTQ2、IGBTQ3的PWMB信号和控制第二开关S2的信号无效，此时IGBTQ1、IGBTQ4导通，IGBTQ2、IGBTQ3截止，第一开关S1导通，第二开关S2断开，线圈与IGBTQ1、IGBTQ4、第一开关S1、储能电容构成回路，储能电容向发射线圈充电，线圈中电流逐渐增大，设此时线圈中电流方向为正向；

(2)在t2时间内，控制第二开关S2的信号有效，控制IGBTQ1～Q4的PWMA、PWMB信号以及控制第一开关S1的信号均无效，此时，IGBTQ1～Q4截止，第一开关S1断开，第二开关S2导通，线圈与二极管D2二极管D3、第二开关、DZ1～DZn构成回路，线圈通过该回路放电，线圈中电流逐渐减小；

(3)在t3时间内，控制IGBTQ2IGBTQ3的PWMB信号有效，控制第一开关S1的信号有效，控制IGBTQ1、IGBTQ4的PWMA信号和控制第二开关S2的信号无效，此时IGBTQ2、IGBTQ3导通，IGBTQ1、IGBTQ4截止，第一开关S1导通，第二开关S2断开，线圈与IGBTQ2、IGBTQ3、第一开关S1、储能电容构成回路，储能电容向发射线圈充电，线圈中电流反向逐渐增大；

(4)在t4时间内，控制第二开关S2的信号有效，控制IGBTQ1～Q4的PWMA、PWMB信号以及控制第一开关S1的信号均无效，此时，IGBTQ1～Q4截止，第一开关S1断开，第二开关S2导通，线圈与二极管D1、二极管D4、第二开关S2、DZ1～DZn构成回路，线圈通过该回路放电，线圈中电流幅度逐渐减小，方向为反向；

e、单次发射完成判断：单次脉冲发射完成，继续进入下一步f，否则回到步骤d。单次发射是否完成的判断依据为：完成m个周期的单周期激发脉冲发射，m的值由预设激发时间决定，应满足：

t＝mT,m∈Z

预设激发时间为40ms，相当于93.2个周期的脉冲，未满半周期的脉冲电流幅度达不到激发条件，为无效激发脉冲。取m＝93，实际激发时间约为39.914ms。如图2所示，此时控制IGBTQ1～Q4的PWMA、PWMB信号均无效，此时关断时无需考虑IGBT器件的关断时长。

f、叠加发射完成判断：叠加发射完成，继续进入下一步g，否则回到步骤c。叠加发射完成的判断依据为：完成8次单次发射；

g、等待进入下一次工作循环：参数设置、钳位电压调整、储能电容充电、单周期激发脉冲发射、单次发射完成判断、叠加发射完成判断，直至探测结束。

图4a为传统配谐模式下的关断仿真波形，图4b为基于宽配谐的短死区磁共振发射下的关断仿真波形，可见在同等激发电流和负载线圈条件下，传统配谐方式需要约10ms左右的关断时间，而宽配谐模式可在1ms内完成关断。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置，用于磁共振探测系统，其特征在于，该装置包括：PC上位机，主控模块，DC-DC变换器，蓄电池，储能电容，第一开关驱动模块，第二开关驱动模块，第三开关驱动模块，第一开关，第二开关，H桥发射模块及线圈、钳位模块以及取反电路，

PC上位机，通过PC上位机向主控模块发送发射参数以及控制指令，并显示系统工作状态；

主控模块，根据上位机的指令，控制DC-DC变换器为储能电容充电，充电能量来源为蓄电池；通过发送PWM波控制H桥发射模块及线圈进行双极性脉冲发射，发射能量来源为储能电容；以及通过控制第一开关驱动模块控制第一开关的通断，通过控制第二开关驱动模块控制第二开关的通断，通过控制第三开关驱动模块从而控制钳位模块的钳位电压；

第一开关，用于控制储能电容与H桥发射模块及线圈的通断；

第二开关，用于控制H桥发射模块及线圈与钳位模块的通断；

钳位模块，用于电压钳位，从而达到快速关断的目的；

取反电路，用于将主控模块的开关控制信号取非，对第一开关和第二开关导通信号进行互补；

主控模块根据发射时序向H桥发射模块传送PWM信号，主控模块根据发射时序通过第一开关驱动模块控制第一开关、通过第二开关驱动模块控制第二开关，从而通过线圈进行双极性脉冲激发，具体控制过程包括：

设H桥发射模块控制信号为Q，第一开关控制信号为S1，第二开关控制信号为S2，在一个周期T内，进行一次双极性脉冲发射，T为激发脉冲周期，满足：

周期T内依次包括t1、t2、t3以及t4时间段，其中，

(1)在t1时间内，控制IGBT Q1、IGBTQ4的PWMA信号有效，控制第一开关的信号有效，控制IGBTQ2、IGBTQ3的PWMB信号和第二开关的信号无效，此时IGBT Q1、IGBTQ4导通，IGBTQ2、IGBTQ3截止，第一开关导通，第二开关断开，发射线圈与IGBTQ1、IGBTQ4、第一开关、储能电容构成回路，储能电容向发射线圈充电，线圈中电流逐渐增大，设此时线圈中电流方向为正向；

(2)在t2时间内，控制第二开关的信号有效，控制IGBT Q1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3的PWMA、PWMB信号以及控制第一开关的信号均无效，此时，IGBT Q1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3截止，第一开关断开，第二开关导通，发射线圈与IGBTQ2并联上的二极管D2、IGBTQ3上并联的二极管D3、第二开关、以及钳位模块构成回路，发射线圈通过该回路放电，发射线圈中电流逐渐减小；

(3)在t3时间内，控制IGBTQ2、IGBTQ3的PWMB信号有效，控制第一开关的信号有效，控制IGBTQ1、IGBTQ4的PWMA信号和控制第二开关的信号无效，此时IGBTQ2、IGBTQ3导通，IGBTQ1、IGBTQ4截止，第一开关导通，第二开关断开，线圈与IGBTQ2、IGBTQ3、第一开关、储能电容构成回路，储能电容向发射线圈充电，线圈中电流反向逐渐增大；

(4)在t4时间内，控制第二开关的信号有效，控制IGBTQ1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3的PWMA、PWMB信号以及控制第一开关的信号均无效，此时，IGBTQ1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3截止，第一开关断开，第二开关导通，发射线圈与IGBTQ1并联的二极管D1、IGBTQ4并联的二极管D4、第二开关、以及钳位模块构成回路，发射线圈通过该回路放电，发射线圈中电流幅度逐渐减小，方向为反向。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述H桥发射模块及线圈包括4个IGBT器件和与每个IGBT并联的二极管构成的桥路以及在4个IGBT器件之间的发射线圈。

3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述钳位模块包括多个串联的钳位二极管以及与每个钳位二极管并联的可控开关。

4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控模块根据激发电流和激发电压确定钳位电压值，根据钳位电压值确定接入回路中的钳位二极管的个数，通过第三开关驱动模块来控制钳位模块中的可控开关的通断，调整串联接入回路中的钳位二极管的个数。

5.一种基于宽配谐的短死区磁共振发射控制方法，其特征在于，包括如下的步骤：

a、参数设置：PC上位机向主控模块传送发射参数以及控制信号，包括：激发电流I、激发电压U、激发频率f、预设激发时间t、激发脉冲占空比d、叠加次数k；

b、钳位电压调整：主控模块根据激发电流和激发电压确定钳位电压值，根据钳位电压值确定接入回路中的钳位二极管的个数，主控模块通过第三开关驱动模块来控制钳位模块中的可控开关的通断，调整串联接入回路中的钳位二极管的个数；

c、储能电容充电：主控模块根据激发电压控制DC-DC变换器模块工作，为储能电容模块充电；

d、单周期激发脉冲发射：主控模块根据发射时序向H桥发射模块及线圈传送PWM信号，主控模块根据发射时序通过第一开关驱动模块控制第一开关、通过第二开关驱动模块控制第二开关，从而通过线圈进行双极性脉冲激发；

e、单次发射完成判断：单次脉冲发射完成，继续进入下一步f，否则回到步骤d，单次发射是否完成的判断依据为：完成m个周期的单周期激发脉冲发射，m的值由预设激发时间决定，满足：

t＝mT,m∈Z

T为激发脉冲周期，满足：

f、叠加发射完成判断：叠加发射完成，继续进入下一步g，否则回到步骤c，叠加发射完成的判断依据为：完成k次单次发射；

g、等待进入下一次工作循环：参数设置、钳位电压调整、储能电容充电、单周期激发脉冲发射、单次发射完成判断、叠加发射完成判断，直至探测结束；

主控模块根据发射时序向H桥发射模块传送PWM信号，主控模块根据发射时序通过第一开关驱动模块控制第一开关、通过第二开关驱动模块控制第二开关，从而通过线圈进行双极性脉冲激发，具体控制过程包括：

设H桥发射模块控制信号为Q，第一开关控制信号为S1，第二开关控制信号为S2，在一个周期T内，进行一次双极性脉冲发射，T为激发脉冲周期，满足：

周期T内依次包括t1、t2、t3以及t4时间段，其中，

(1)在t1时间内，控制IGBT Q1、IGBTQ4的PWMA信号有效，控制第一开关的信号有效，控制IGBTQ2、IGBTQ3的PWMB信号和第二开关的信号无效，此时IGBT Q1、IGBTQ4导通，IGBTQ2、IGBTQ3截止，第一开关导通，第二开关断开，发射线圈与IGBTQ1、IGBTQ4、第一开关、储能电容构成回路，储能电容向发射线圈充电，线圈中电流逐渐增大，设此时线圈中电流方向为正向；

(2)在t2时间内，控制第二开关的信号有效，控制IGBT Q1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3的PWMA、PWMB信号以及控制第一开关的信号均无效，此时，IGBT Q1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3截止，第一开关断开，第二开关导通，发射线圈与IGBTQ2并联上的二极管D2、IGBTQ3上并联的二极管D3、第二开关、以及钳位模块构成回路，发射线圈通过该回路放电，发射线圈中电流逐渐减小；

(3)在t3时间内，控制IGBTQ2、IGBTQ3的PWMB信号有效，控制第一开关的信号有效，控制IGBTQ1、IGBTQ4的PWMA信号和控制第二开关的信号无效，此时IGBTQ2、IGBTQ3导通，IGBTQ1、IGBTQ4截止，第一开关导通，第二开关断开，线圈与IGBTQ2、IGBTQ3、第一开关、储能电容构成回路，储能电容向发射线圈充电，线圈中电流反向逐渐增大；

(4)在t4时间内，控制第二开关的信号有效，控制IGBTQ1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3的PWMA、PWMB信号以及控制第一开关的信号均无效，此时，IGBTQ1、IGBTQ4、IGBTQ2、IGBTQ3截止，第一开关断开，第二开关导通，发射线圈与IGBTQ1并联的二极管D1、IGBTQ4并联的二极管D4、第二开关、以及钳位模块构成回路，发射线圈通过该回路放电，发射线圈中电流幅度逐渐减小，方向为反向。

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