CN203455487U - 基于fpga的多功能电法发射机 - Google Patents

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段清明
张磊
黄廷哲
韩英杰
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Abstract

本实用新型涉及一种基于FPGA的多功能电法发射机。是由系统电源连接控制板，功能开关经控制板和H桥路与发射线圈连接，发射电源与H桥路2连接，能量吸收经H桥路与电流采集连接构成。实现了三种发射机于一体，原本要三台发射仪器才能完成的变为一台仪器就可实现，应用更加方便，重量约为10千克，适合于各种地形，工作模式可选，波形的频率和占空比都可调，与现有的发射机相比，无论是重量还是体积都极大的减小了。节省了人力、物力和时间，并且减小电流关断时间。发射机的工作模式通过八位功能开关进行切换，并且可以通过开关对FPGA进行频率和占空比的选择，在发射线圈上产生需要的发射电流，并通过电流互感器对发射电流实时采集。

Description

基于FPGA的多功能电法发射机
技术领域
本实用新型涉及一种电法发射机，尤其是基于FPGA的瞬变电磁发射机、双频激电发射机及渗流场发射机的多功能电法发射机。
背景技术
随着仪器的数字化、智能化以及功率的增大，瞬变电磁法、双频激电法及渗流场法可以解决的问题不断增多，特别是近几年来在地下水探测、土壤盐碱化调查等领域起到良好的作用。目前几乎涉及了地球物理勘探的各个领域甚至包括海洋和空中，可见已成为重要的地球物理勘探方法。
当某一地理位置需要几种电法共同工作时，根据不同的测试要求，现有的电法发射机仅能适用于一种波形的发射，三种工作方式至少要重新铺设三次线圈，而且需要带三台仪器并且需要更换不同的发射机工作，这样就需要多人同时操作，工作过程耗时耗力。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种基于FPGA的多功能电法发射机
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
基于FPGA的多功能电法发射机，是由系统电源3连接控制板1，功能开关4经控制板1和H桥路2与发射线圈8连接，发射电源5与H桥路2连接，能量吸收6经H桥路2与电流采集7连接构成。
控制板1是由FPGA18分别连接控制信号A20和控制信号B21，控制信号A20和控制信号B21分别与光电隔离19连接，光电隔离19经信号放大A22接收驱动信号WA13，光电隔离19经信号放大B23接收驱动信号WB14。
H桥路2是由第一MOS管9和第二MOS管10连接，并与发射电源5的正极连接，第四MOS管11与第三MOS管12连接，并与发射电源5的负极连接，双向TVS管15经吸收电阻16、电流互感器17和发射线圈8与双向TVS管15连接，当电流关断时构成回路，发射线圈8和双向TVS管15的连线与第一MOS管9和第四MOS管11的连线相连接，吸收电阻16和电流互感器17的连线与第二MOS管10和第三MOS管12的连线相连接构成。
有益效果：本实用新型实现了三种发射机于一体，原本要三台发射仪器才能完成的变为一台仪器就可实现，应用更加方便，电法发射机总重量约为10千克，适合于各种地形，工作模式可选，并且发射电流波形的频率和占空比都可调，与现有的单一工作模式发射机相比，无论是重量还是体积都大大减小了。节省了人力、物力和时间，设计过程中的难题是集三种功能于一体，并且减小电流关断时间。发射机的工作模式通过八位功能开关进行切换，并且可以通过开关对FPGA进行频率和占空比的选择，在发射线圈上产生需要的发射电流，并通过电流互感器对发射电流实时采集。
附图说明
图1是基于FPGA的多功能电法发射机结构框图。
图2是附图1中控制板1的结构框图。
图3是附图1中H桥路2的结构框图。
1控制板，2H桥路，3系统电源，4功能开关，5发射电源，6能量吸收，7电流采集，8发射线圈，9第一MOS管，10第二MOS管，11第四MOS管，12三MOS管，13驱动信号WA，14驱动信号WB，15双向TVS管，16吸收电阻，17电流互感器，18FPGA，19光电隔离，20控制信号A，21控制信号B，22信号放大A，23信号放大B。
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本实用新型作进一步的详细说明：
基于FPGA的多功能电法发射机，是由系统电源3连接控制板1，功能开关4经控制板1和H桥路2与发射线圈8连接，发射电源5与H桥路2连接，能量吸收6经H桥路2与电流采集7连接构成。
控制板1是由FPGA18分别连接控制信号A20和控制信号B21，控制信号A20和控制信号B21分别与光电隔离19连接，光电隔离19经信号放大A22接收驱动信号WA13，光电隔离19经信号放大B23接收驱动信号WB14。
H桥路2是由第一MOS管9和第二MOS管10连接，并与发射电源5的正极连接，第四MOS管11与第三MOS管12连接，并与发射电源5的负极连接，双向TVS管15经吸收电阻16、电流互感器17和发射线圈8与双向TVS管15连接，当电流关断时构成回路，发射线圈8和双向TVS管15的连线与第一MOS管9和第四MOS管11的连线相连接，吸收电阻16和电流互感器17的连线与第二MOS管10和第三MOS管12的连线相连接构成。
本实用新型主要由三部分组成：功能开关4，控制板1，H桥路2。通过功能开关4发送控制字对FPGA进行控制，选择工作模式、发射频率及占空比，两路控制信号控制四个MOS管的导通和关断，可以在发射线圈8中得到想要的发射电流波形。工作过程中，通过功能开关4的控制，FPGA可以提供两路控制信号——控制信号A20和控制信号B21，两路控制信号经过光电隔离19处理后，又分别经过信号放大A22和信号放大B23进行驱动放大，得到驱动信号WA13和驱动信号WB14，两个驱动信号可以控制第一MOS管9、第二MOS管10、第四MOS管11及第四MOS管12的导通和关断。通过功能开关4控制两路控制信号的频率及占空比，达到控制发射信号频率及占空比的目的。当控制板给驱动信号WA信号时WB路断开，WA路导通，此时第一MOS管9和第三MOS管12导通，即发射电源5经第一MOS管9、发射线圈8、电流互感器17和第三MOS管12与发射电源5构成回路。当控制板给驱动信号WB信号时WA路断开，WB路导通，此时第二MOS管10和第四MOS管11导通，即发射电源5经第二MOS管10、电流互感器17、发射线圈8和第四MOS管11与发射电源5构成回路。在发射电流关断的下降沿，双向TVS管15和吸收电阻16共同作用，达到减小关断时间的目的。
本实用新型解决其技术问题提供了由FPGA构成的控制板1，为控制板供电的系统电源3，工作模式、占空比及发射频率选择的功能开关4，用于功率逆变的H桥路2，给发射桥路供电的发射电源5，发射线圈8，用于减小关断时间的能量吸收6，对发射电流实时采集的电流采集7。

Claims (3)

1.一种基于FPGA的多功能电法发射机，其特征在于，是由系统电源(3)连接控制板(1)，功能开关(4)经控制板(1)和H桥路(2)与发射线圈(8)连接，发射电源(5)与H桥路(2)连接，能量吸收(6)经H桥路(2)与电流采集(7)连接构成。
2.按照权利要求1所述的基于FPGA的多功能电法发射机，其特征在于，控制板(1)是由FPGA(18)分别连接控制信号A(20)和控制信号B(21)，控制信号A(20)和控制信号B(21)分别与光电隔离(19)连接，光电隔离(19)经信号放大A(22)接收驱动信号WA(13)，光电隔离(19)经信号放大B(23)接收驱动信号WB(14)。
3.按照权利要求1所述的基于FPGA的多功能电法发射机，其特征在于，H桥路(2)是由第一MOS管(9)和第二MOS管(10)连接，并与发射电源(5)的正极连接，第四MOS管(11)与第三MOS管(12)连接，并与发射电源(5)的负极连接，双向TVS管(15)经吸收电阻(16)、电流互感器(17)和发射线圈(8)与双向TVS管(15)连接，当电流关断时构成回路，发射线圈(8)和双向TVS管(15)的连线与第一MOS管(9)和第四MOS管(11)的连线相连接，吸收电阻(16)和电流互感器(17)的连线与第二MOS管(10)和第三MOS管(12)的连线相连接构成。
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