本文關鍵詞：基于SPWM技術的核磁共振發(fā)射系統(tǒng)研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國基礎工程建設的不斷開展,地下施工工程建設的比重也逐漸增加,核磁共振探測技術作為唯一一種可以直接對地下水進行探測的方法,已經(jīng)被越來越多的人認可并逐步應用在地下工程中,其在地下工程中的主要工作領域是對礦井和隧道中的災害水源的預防與治理,并在應用過程中起到了至關重要的作用。然而,現(xiàn)有的核磁共振儀器在實地地下探測工程領域仍存在諸多不便,在隧道礦井中,由于在密閉防爆空間,因此不允許打開電容箱調節(jié)配諧電容,并且探測裝置復雜,地下工作作業(yè)空間狹小不便搬運的問題。在JLMRS-III型核磁共振找水儀的發(fā)射探測裝置中,采用的發(fā)射系統(tǒng)是基于H橋路的LC串聯(lián)諧振電路,其主要特征在于將高壓的方波轉化成高壓的正弦波,并且交變的正弦電流在地下感應出激勵磁場,能夠使地下水中的氫質子發(fā)生能級躍遷的現(xiàn)象。但是,正弦電流的頻率隨著當?shù)夭煌腖armor頻率的變化而變化,因此為了達到最大的激發(fā)效果需要改變正弦電流的頻率,因此在諧振電路中需要采用不同的LC參數(shù),以達到最大的激發(fā)效果。而在實際測量中,采用同一發(fā)射線圈,其電感值L保持一致,因此采用電容箱配諧相對應的電容值C。本文針對地下工程中隧道和礦井的特殊工作環(huán)境,從核磁共振的基本原理出發(fā),對JLMRS型核磁共振發(fā)射機系統(tǒng)改進。設計了基于SPWM技術的核磁共振找水儀的發(fā)射系統(tǒng)的整體方案,著重于對發(fā)射機的H橋路部分進行研發(fā)與設計。此方法的特點在于,不采用LC諧振的方法產(chǎn)生高壓正弦波,而采用SPWM的方法產(chǎn)生高壓正弦波.并且由于本設計是應用于地下工程中,在隧道礦井中,對災害水源的探測,探測深度要求小,因此對探測電流信號的幅值要求相對較低,針對地下工程具有良好效果,這種方法的優(yōu)點在于取締了電容箱在核磁共振探測過程中諧振的作用,提高了整套儀器的便攜性。本文通過對仿真對兩種方法進行比較和討論,完成方案選擇,對選擇的方案進行了深入的分析,從仿真和理論的角度論證了方法的可行性,并給出了1k Hz-3k Hz間,間隔200Hz的采樣點在模擬線圈所對應的電容值,為后續(xù)的設計硬件電路打下基礎。在硬件電路設計部分,以H橋路的設計為出發(fā)點,包括H橋路的電路設計,H橋路的驅動,H橋路驅動的供電系統(tǒng),在JLMRS-III型儀器的基礎上,設計了基于SPWM技術的核磁共振發(fā)射系統(tǒng)。通過基于實驗室操作平臺的對基于CPLD驅動模塊測試、基于MOSFET管的H橋路測試以及對發(fā)射系統(tǒng)的整機測試,并與JLMRS-III型儀器的試驗參數(shù)進行實驗對比,其實驗結果參數(shù)相符合,滿足實驗預設指標。
【關鍵詞】：核磁共振 發(fā)射機 H橋路 SPWM 技術
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O482.532;U456.3;TD745
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 本課題的研究意義與目的11-12
• 1.2 核磁共振探測儀器的發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.3 基于SPWM方法的核磁共振探測方法的特點14-16
• 1.4 論文整體結構安排16-18
• 第2章 基于SPWM技術的核磁共振探測原理與儀器架構18-25
• 2.1 核磁共振探測地下水的原理18-21
• 2.1.1 自旋和拉摩爾頻率18-19
• 2.1.2 核磁共振找水儀工作原理19-20
• 2.1.3 JLMRS-III型儀器的發(fā)射工作原理20-21
• 2.2 SPWM技術的基本原理21-22
• 2.3 基于SPWM技術的核磁共振找水系統(tǒng)的工作原理22-24
• 2.3.1 基于SPWM技術的核磁共振找水系統(tǒng)整體架構22-23
• 2.3.2 基于SPWM技術的核磁共振發(fā)射機工作流程23-24
• 2.4 本章總結24-25
• 第3章 SPWM技術在地下核磁共振中的應用25-37
• 3.1 SPWM技術的理論驗證25-28
• 3.1.1 SPWM技術控制方法25-26
• 3.1.2 SPWM逆變電路的諧波分析26-27
• 3.1.3 低通濾波器的原理27-28
• 3.2 SPWM技術的方法選擇28-30
• 3.2.1 五階分段式方法測量28-29
• 3.2.2“直接法”測量29-30
• 3.3 兩種方法的分析比較30-33
• 3.3.1 五階分段式方法仿真及結果分析30-31
• 3.3.2”直接法”仿真實驗及分析31-33
• 3.4 實驗室仿真及測試33-35
• 3.5 本章小結35-37
• 第4章 基于SPWM技術的H橋設計37-44
• 4.1 電路硬件部分37-38
• 4.1.1 H橋的簡介37-38
• 4.1.2 H橋的系統(tǒng)結構38
• 4.2 H橋的硬件電路38-41
• 4.3 CPLD軟件編程產(chǎn)生SPWM信號41-43
• 4.4 本章小結43-44
• 第5章 整機測試及實驗結果44-51
• 5.1 系統(tǒng)設計指標44-45
• 5.2 室內測試45-48
• 5.2.1 上位機軟件實現(xiàn)通信45-46
• 5.2.2 CPLD輸出驅動橋路測試46
• 5.2.3H橋路系統(tǒng)測試46-48
• 5.3 整機發(fā)射48-49
• 5.4 本章小結49-51
• 第6章 全文總結51-53
• 6.1 主要工作及成果51-52
• 6.2 進一步研究建議52-53
• 參考文獻53-56
• 作者簡介及科研成果56-57
• 致謝57

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本文編號：280392