可控下降沿的双梯形波发射系统研制

论文摘要

现今是资源的时代,矿物资源在全部能源中占很大比例。我国蕴含着极其丰富的矿产资源,然而受现有勘探技术的限制,仍主要依赖于进口,严重制约了我国的经济发展。常用的矿产资源勘探手段主要有化探分析、物探以及遥感技术,其中物探方法主要借助于电磁波的在大地中的传播机理对电性参数进行识别。瞬变电磁法是一种常用的物探方法,因其横向分辨率高、低阻反应灵敏、探测深度深、抗干扰能力强等优点被广泛应用。在非极化区的测量中,瞬变电磁信号近似为一个单调衰减的e指数曲线,包含了大地的电阻率信息。然而在极化区,瞬变电磁信号中常会出现负号,同时反应了地下的电阻率与极化率信息。目前,瞬变电磁发射机主要针对感应效应测量,而未考虑发射电流对极化效应的影响。针对以上问题,本文分析了发射参数对感应-极化效应的影响,设计并实现了可控下降沿的双梯形波发射系统,主要工作内容如下:1、介绍了Cole-Cole复电阻率下发射电流为任意波形时,中心回线探测装置的感应极化响应表达式,进而分析了发射参数对感应极化响应的影响,阐述了不同关断时间的双梯形波对感应-极化效应测量的优势,并提出了发射系统的性能指标以及硬件和软件的设计方案。2、从发射桥路、隔离驱动电路、主控电路和同步电路四个方面对发射电路进行了设计与测试,实现了基于PWM技术的占空比可调梯形波发射,提高了瞬变电磁探测效率,减小了功率电源功耗。3、基于无源恒压钳位技术建立了发射电流关断过程理论模型,并在理论模型基础上实现了可控下降沿的双梯形波发射,针对电流下降沿的振铃现象,提出了基于定时切入匹配阻抗的振铃效应优化技术,有效提升了发射电流下降沿线性度。4、实现了可变采样率的发射电流下降沿采集,使用256kSPS的采样率采集快关断发射电流,64kSPS的采样率采集慢关断发射电流,并对采集性能进行了测试。5、搭建室内测试平台,测试了可控下降沿的双梯形波发射系统的性能指标,设计了基于Cole-Cole模型的异常环,利用异常环模拟极化大地,在烧锅镇进行了野外模型验证实验,实验结果与理论相符,验证了发射系统对感应-极化效应测量的优势。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 国外发射机研究现状
•     1.2.2 国内发射机研究现状
•     1.2.3 下降沿控制技术概况
•   1.3 论文主要研究内容和结构安排
• 第2章 电磁感应-极化效应特征分析与发射系统总体设计
•   2.1 中心回线下感应极化响应模拟计算
•   2.2 发射参数对感应极化响应的影响分析
•   2.3 可控下降沿的双梯形波发射系统总体设计
•     2.3.1 发射系统性能指标设计
•     2.3.2 发射系统总体结构设计
•   2.4 本章小结
• 第3章 基于PWM技术的占空比可调梯形波发射
•   3.1 发射桥路的设计与实现
•   3.2 基于光电耦合器的隔离驱动电路设计
•   3.3 基于PWM技术的占空比可调主控电路设计
•   3.4 基于BD/GPS同步系统的双同步电路设计
•   3.5 本章小结
• 第4章 可控下降沿的双梯形波发射关键技术研究
•   4.1 无源恒压钳位关断过程分析
•   4.2 基于无源恒压钳位的电流下降沿控制技术
•     4.2.1 下降沿控制方案设计
•     4.2.2 下降沿控制电路设计
•   4.3 基于定时切入匹配阻抗的振铃效应优化技术
•   4.4 本章小结
• 第5章 可变采样率的电流采集模块设计
•   5.1 电流采集模块总体设计
•   5.2 模拟部分电路设计
•     5.2.1 电流取样方式设计
•     5.2.2 模拟信号处理电路设计
•   5.3 变采样率采集功能的实现
•   5.4 电流采集模块性能测试
•   5.5 本章小结
• 第6章 发射系统性能测试与模型验证实验
•   6.1 发射系统室内性能测试
•   6.2 野外模型实验验证
•     6.2.1 基于Cole-Cole模型的异常环设计
•     6.2.2 实验验证结果
•   6.3 测试结果与分析
•   6.4 本章小结
• 第7章 全文总结与下一步工作建议
•   7.1 全文总结
•   7.2 下一步工作建议
• 参考文献
• 作者简介及在学期间所取得的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 姜元

导师: 嵇艳鞠

关键词: 感应极化,发射系统,可控下降沿,可变采样率,模型,异常环

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地球物理学,矿业工程

单位: 吉林大学

基金: 吉林省科技支撑计划重点科技攻关项目“基于SQUID的磁极化-感应双场联合探测关键技术研究”

分类号: P631.325

总页数: 71

文件大小: 5865K

下载量: 31