本文關(guān)鍵詞：基于平頂段斬波和恒壓鉗位控制的發(fā)射機研制

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【摘要】：瞬變電磁方法作為一種行之有效的地質(zhì)探測手段被廣泛使用,而該方法在采用發(fā)射線圈(磁性源)或接地長導線(電性源)作為負載時,由于負載呈感性,發(fā)射電流關(guān)斷過程自由下降,關(guān)斷時間過長,主要適用于深部探測,對淺層礦體探測能力有限。對于如何加快電流關(guān)斷速度,國際和國內(nèi)相關(guān)專家展開了廣泛研究,其中恒壓鉗位關(guān)斷方法,能量利用率高,電路簡單,額外元器件少,同時能夠加強二次場接收信號,提高接收信號信噪比,鑒于以上優(yōu)點,該方案被廣泛采用。本文分析了現(xiàn)有恒壓鉗位電路及控制方法,發(fā)現(xiàn)其中不足,提出改進方案。首先通過對小電阻磁性源負載情況下的瞬變電磁發(fā)射機發(fā)射線圈能量釋放路徑進行分析,同時結(jié)合前人研究成果與實際需求,設(shè)計了改進型恒壓鉗位電路,并在其中引入了平頂段斬波的控制方式,兩種控制方式相結(jié)合來改善發(fā)射波形質(zhì)量。同時采用一種新的鉗位電容放電方式,該方法同時節(jié)省了系統(tǒng)所需元件和電源數(shù),降低了整個系統(tǒng)的復雜程度,并能降低饋能過程帶來的電磁干擾。改進之后的發(fā)射波形更加接近理想梯形波,頻率分量更豐富,接收信號幅值更大,信噪比更高,增加了可用數(shù)據(jù)量,同時能夠拓寬探測范圍,減小了淺層盲區(qū)。本文首先對電路參數(shù)進行了設(shè)計,然后按照設(shè)計參數(shù)通過Simulink仿真環(huán)境對電路拓撲進行了仿真驗證,驗證了方案的合理性。同時為了提高發(fā)射系統(tǒng)在野外工作時的可靠性,本文針對系統(tǒng)不同器件產(chǎn)熱情況進行了分析,結(jié)合有限元方法,使用Icepak仿真環(huán)境,通過Altium Designer和Catia混合建模的方式,利用流體力學求解器,對整個系統(tǒng)進行了熱設(shè)計,對比了自然對流和風冷強制散熱兩種不同方式下器件和散熱片的溫度。同時驗證了高溫環(huán)境下,整個系統(tǒng)的散熱是否仍然能夠滿足要求,從而提高了整個系統(tǒng)的可靠性,同時加快了設(shè)計速度。為了驗證整個系統(tǒng)的實際效果,對所設(shè)計的發(fā)射電路各項指標進行了測試并聯(lián)合接收系統(tǒng)進行了室內(nèi)模擬實驗,給出了發(fā)射過程的電流波形、鉗位電壓、關(guān)斷時間和器件溫度的測試結(jié)果,理論計算、計算機仿真和實測結(jié)果三者符合良好。同時與無鉗位方式傳統(tǒng)發(fā)射系統(tǒng)關(guān)斷時間和接收到的信號質(zhì)量進行了對比,接收信號幅值明顯增強。最后對全文工作進行了總結(jié),針對還存在的不足提出了下一步的工作建議。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P631.325

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本文編號：1258578