專利名稱：混場源電磁法組合式場源發(fā)射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地球物理勘探發(fā)射裝置，尤其是電磁法勘探混場源組合式場 源發(fā)射裝置。
技術(shù)背景-
混場源電磁法勘探是地球物理勘探方法中的一種重要方法，該方法使用人工方 式發(fā)射一定頻段的電磁波，可以彌補(bǔ)天然電磁場信號弱和頻率范圍低的不足。由 于使用條件和使用方法的不同，現(xiàn)有的電性源發(fā)射裝置多用在可控源音頻大地電
磁法，應(yīng)用的頻段在O. 1Hz —10KHz，使用的是直徑較小的圓柱形電極，導(dǎo)致接 地電阻較大、發(fā)射電流小，使系統(tǒng)的發(fā)射功率降低。磁性源發(fā)射裝置由于受到元 器件性能影響多用在高頻段lKHz — lOOKHz，現(xiàn)有的磁性源系統(tǒng)不能發(fā)射低頻 電性源信號。當(dāng)發(fā)射頻率較高的電性源時，由于供電電壓限制，發(fā)射的電流會很 低，滿足不了工程中的正常使用
現(xiàn)有美國勞雷工業(yè)公司生產(chǎn)的EH4電磁發(fā)射系統(tǒng)，為單獨(dú)磁性源發(fā)射，發(fā)射 頻率1000Hz — 75000Hz，只能在高頻段應(yīng)用。
中國科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘査研究所研制的混場源大功率多頻智能發(fā)
射系統(tǒng)，為單獨(dú)電性源發(fā)射，其發(fā)射頻率1024Hz — 1/1024Hz，不能滿足頻率 為lKHz以上的應(yīng)用。吉林大學(xué)研制的混場源發(fā)射系統(tǒng)，與美國的EH4發(fā)射系統(tǒng) 類似，只能發(fā)射頻率在lKHz以上的磁性源信號。
將電性源與磁性源設(shè)計成獨(dú)立的系統(tǒng)會浪費(fèi)大量的人力物力，導(dǎo)致資源浪 費(fèi)。對于使用圓柱電極的電性源則因需要大的發(fā)射電壓而不得不用大功率發(fā)電機(jī) 供電，應(yīng)用不方便。目前國內(nèi)外還未見有可以同時發(fā)射電性源和磁性源組合裝置 的報道，也未見有利用極板方式供電的電性源報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于混場源電磁 法組合式場源發(fā)射裝置，
本發(fā)明的目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的
高壓逆變橋電路1通過雙刀雙擲開關(guān)2連接或斷開十字正交發(fā)射天線5，十 字正交發(fā)射天線5通過導(dǎo)線串接諧振電容組3構(gòu)成諧振回路，十字正交發(fā)射天線 5是由發(fā)射天線骨架6支撐，高壓逆變橋電路1通過雙刀雙擲開關(guān)2與諧振電容 選通繼電器組4連接或斷開，連接時同時連接十字正交發(fā)射天線5，斷開時同時 斷開十字正交發(fā)射天線5，斷開十字正交發(fā)射天線5后，高壓逆變橋電路l通過雙刀雙擲開關(guān)2連接電極板7和電極板14，電極板7和電極板14與大地8耦合， 高壓逆變橋電路1通過雙刀雙擲開關(guān)2與耦合大地8的電極板7和電極板14接 通時發(fā)射出電性源信號，高壓逆變橋電路1通過雙刀雙擲開關(guān)2通過電容選通繼 電器組4與諧振電容組3連接時發(fā)射磁性源信號。 本發(fā)明的目的還可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)
高壓逆變橋電路1是由四個Ql、 Q2、 Q3、 Q4縱向表面場效應(yīng)管10組成， Q2、 Q3縱向表面場效應(yīng)管10連接正向?qū)ㄐ盘?1， Ql、 Q4縱向表面場效應(yīng)管 10連接反向?qū)ㄐ盘?2，縱向表面場效應(yīng)管10的Q3與Q4連接線上和Ql與Q2 連接線上設(shè)有逆變橋路輸出接頭13，逆變橋電源接頭9連接到四個Q1、 Q2、 Q3、 Q4縱向表面場效應(yīng)管10上向高壓逆變橋電路1供電。十字正交發(fā)射天線5為四 匝導(dǎo)線繞制而成的環(huán)形天線。電極板7和電極板14均為銅制薄板，發(fā)射天線骨 架6是由有機(jī)非金屬材料制成。諧振電容組3是由C0—C9十個不同容值的電容 組成。諧振電容選通繼電器4是由K0—K9十個諧振電容選通繼電器組成。諧振 電容組3中C0—C9的容值為0. 022微法一IOO微法，根據(jù)頻率值依次選取最大 與最小之間的電容值。。
有益效果組合式場源發(fā)射裝置提高了電磁法勘探效率，利用一套場源發(fā)射 裝置實(shí)現(xiàn)發(fā)射不同性質(zhì)的場源，基于電性源和磁性源在頻率特性上的特點(diǎn)，可使 發(fā)射裝置發(fā)射出0. 1Hz — lOOKHz的寬頻率信號，滿足了不同探測深度的需要； 利用極板做電性源電極增加了與大地的接觸面積，電極與大地耦合性好，降低了 接地電阻，使電性源能夠提供更大功率的信號。高壓逆變橋電路和雙刀雙擲開關(guān) 的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了一套設(shè)備發(fā)射不同性質(zhì)的場源信號，電極發(fā)射方式的改進(jìn)有效的 降低接地電阻值，增大了探測深度和探測范圍，應(yīng)用靈活、使用方便，提高了工 作效率，降低了設(shè)備投資。
附圖及


圖1是用于混場源電磁法的組合式場源發(fā)射裝置示意圖
圖2是圖l逆變橋路的電路圖 1逆變橋路，2雙刀雙擲開關(guān)，3諧振電容組，4諧振電容選通繼電器，5十 字正交發(fā)射天線，6發(fā)射天線骨架，7電極板，8地，9逆變橋電源接頭，10縱 向表面場效應(yīng)管(VMOS管)，ll正向?qū)ㄐ盘枺?2反向?qū)ㄐ盘枺?3逆變橋路 輸出接頭。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明
高壓逆變橋電路1通過雙刀雙擲開關(guān)2連接或斷開十字正交發(fā)射天線5，十
字正交發(fā)射天線5通過導(dǎo)線串接諧振電容組3構(gòu)成諧振回路，十字正交發(fā)射天線 5是由發(fā)射天線骨架6支撐，高壓逆變橋電路1通過雙刀雙擲開關(guān)2與諧振電容選通繼電器組4連接或斷開，連接時同時連接十字正交發(fā)射天線5，斷開時同時 斷開十字正交發(fā)射天線5，斷開十字正交發(fā)射天線5后，高壓逆變橋電路l通過 雙刀雙擲開關(guān)2連接電極板7和電極板14，電極板7和電極板14與大地8耦合， 高壓逆變橋電路1通過雙刀雙擲開關(guān)2與大地8耦合的電極板7和電極板14接 通時發(fā)射出電性源信號，高壓逆變橋電路1通過雙刀雙擲開關(guān)2通過電容選通繼 電器組4與諧振電容組3連接時發(fā)射磁性源信號。
高壓逆變橋電路1是由四個Ql、 Q2、 Q3、 Q4縱向表面場效應(yīng)管10組成， Q2、 Q3縱向表面場效應(yīng)管10連接正向?qū)ㄐ盘?1， Ql、 Q4縱向表面場效應(yīng)管 10連接反向?qū)ㄐ盘?2，縱向表面場效應(yīng)管10的Q3與Q4連接線上和Ql與Q2 連接線上設(shè)有逆變橋路輸出接頭13，逆變橋路輸出接頭13與雙刀雙擲開關(guān)2連 接，逆變橋電源接頭9連接到四個Q1、 Q2、 Q3、 Q4縱向表面場效應(yīng)管10上向高 壓逆變橋電路1供電。十字正交發(fā)射天線5為四匝導(dǎo)線繞制而成的環(huán)形天線。電 極板7和電極板14均為銅制薄板，發(fā)射天線骨架6是由塑料或樹脂制作而成。 諧振電容組3是由CO—C9十個不同容值的電容組成。諧振電容選通繼電器4是 由K0—K9十個諧振電容選通繼電器組成。C0"C9十個不同容值的電容與K0—K9 十個諧振電容選通繼電器4 一一對應(yīng)，諧振電容組3中C0—C9的容值為0. 022 微法一100微法，根據(jù)頻率值依次選取最大與最小之間的電容值。。
逆變橋路1利用四個高電壓大功率縱向表面場效應(yīng)管10實(shí)現(xiàn)，最大耐壓500V 以上，最大電流70A以上，即可以滿足電性源的大電壓要求，也可以滿足磁性源 的大電流要求。通過縱向表面場效應(yīng)管10的交替打開和閉合，產(chǎn)生出具有正負(fù) 極性的對稱方波。逆變橋路l輸出信號的峰值電壓與供電電壓一致，使用電性源 場源時，該信號直接通過導(dǎo)線連接到電極極板7上，由于電極極板7與大地8耦 合，相當(dāng)于直接將該信號供入大地8，從而實(shí)現(xiàn)電性源發(fā)射。
當(dāng)應(yīng)用磁性源時，逆變橋路1輸出的逆變信號接到諧振電容組3上，諧振電 容組3通過繼電器4與十字正交環(huán)形天線5串聯(lián)在一起。十字正交環(huán)形天線5通 過四匝導(dǎo)線繞制而成，與諧振電容組3串接在一起后形成LC諧振電路，由于天 線一旦成型其電感量基本是固定的，如果修改LC的諧振頻率，可以通過改變與 其串接的電容值的大小實(shí)現(xiàn)。諧振電容組3由IO個容值大小不同的電容組成， 根據(jù)頻率值依次選取最大與最小之間的電容值，其中最小容值的電容由所要發(fā)射 的最大頻率決定，最小頻率則決定了所有電容值和的大?。黄渌葜档倪x取則根 據(jù)混場源電磁法所要求的頻率值決定。如頻率值為60.6KHz—0.9KHz，對應(yīng)選取 的諧振電容組3的容值為0. 022微法對應(yīng)60. 6KHz頻率，0. 033微法對應(yīng)49. 4KHz 頻率，0.163微法對應(yīng)22. 2KHz頻率，0. 28微法對應(yīng)17KHz頻率，0. 63微法對 應(yīng)11.3KHz頻率，3. 5微法對應(yīng)4.8KHz頻率，6微法對應(yīng)3. 7KHz頻率，20微法 對應(yīng)2KHz頻率，50微法對應(yīng)1. 27KHz頻率，100微法對應(yīng)0. 9KHz頻率。逆變橋路1輸出的對稱方波的頻率與十字正交環(huán)形天線5和諧振電容組3構(gòu) 成的諧振電路的中心頻率一致時，對稱方波的基頻在回路中形成的電流最大，其 他頻率成份則由于不能產(chǎn)生諧振而被濾除，最后由天線發(fā)射出單頻正弦波信號。 通過雙刀雙擲開關(guān)2切換即可實(shí)現(xiàn)同一套裝備發(fā)射不同性質(zhì)信號，直流電源經(jīng)接 頭9連接到四個縱向表面場效應(yīng)管10上，四個縱向表面場效應(yīng)管10由兩路控制 信號ll、 12控制其交替導(dǎo)通，逆變橋路輸出接頭13與雙刀雙擲開關(guān)2連接，輸 出端13輸出頻率可控的正負(fù)對稱方波信號，該信號送給雙刀雙擲開關(guān)2，當(dāng)雙 刀雙擲開關(guān)2切換到電性源時，逆變信號接通到接地8的電極板7上，發(fā)射出電 性源信號。當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)2切換到磁性源時，逆變橋路1輸出接通到諧振電容 組3上，諧振電容組3與十字正交天線5串聯(lián)，由于十字正交天線5呈電感特性, 與諧振電容組3組成LC諧振電路，通過改變諧振電容組3的組合方式，改變該 諧振電路的諧振頻率，當(dāng)諧振頻率與逆變信號的頻率一致時使發(fā)射的電流最大， 達(dá)到向空間發(fā)射磁性源信號的目的。經(jīng)過雙力雙擲開關(guān)2選擇后即可實(shí)現(xiàn)發(fā)射不 同性質(zhì)的場源信號，同時經(jīng)過改進(jìn)的電極發(fā)射方式可以有效降低接地電阻值，實(shí) 現(xiàn)提高場源應(yīng)用通用性和效率的目的。
權(quán)利要求
1、一種用于混場源電磁法組合式場源發(fā)射裝置，其特征在于，高壓逆變橋電路1通過雙刀雙擲開關(guān)2連接或斷開十字正交發(fā)射天線5，十字正交發(fā)射天線5通過導(dǎo)線串接諧振電容組3構(gòu)成諧振回路，十字正交發(fā)射天線5是由發(fā)射天線骨架6支撐，高壓逆變橋電路1通過雙刀雙擲開關(guān)2與諧振電容選通繼電器組4連接或斷開，連接時同時連接十字正交發(fā)射天線5，斷開時同時斷開十字正交發(fā)射天線5，斷開十字正交發(fā)射天線5后，高壓逆變橋電路1通過雙刀雙擲開關(guān)2連接電極板7和電極板14，電極板7和電極板14與大地8耦合，高壓逆變橋電路1通過雙刀雙擲開關(guān)2與大地8耦合的電極板7和電極板14接通時發(fā)射出電性源信號，高壓逆變橋電路1通過雙刀雙擲開關(guān)2通過電容選通繼電器組4與諧振電容組3連接時發(fā)射磁性源信號。
2、 按照權(quán)利要求1所述的混場源電磁法組合式場源發(fā)射裝置，其特征在于， 高壓逆變橋電路1是由四個Ql、 Q2、 Q3、 Q4縱向表面場效應(yīng)管10組成，Q2、 Q3縱向表面場效應(yīng)管10連接正向?qū)ㄐ盘?1， Ql、 Q4縱向表面場效應(yīng)管10連 接反向?qū)ㄐ盘?2，縱向表面場效應(yīng)管10的Q3與Q4連接線上和Ql與Q2連接 線上設(shè)有逆變橋路輸出接頭13，逆變橋路輸出接頭13與雙刀雙擲開關(guān)2連接， 逆變橋電源接頭9連接到四個Q1、 Q2、 Q3、 Q4縱向表面場效應(yīng)管10上向高壓逆 變橋電路1供電。
3、 按照權(quán)利要求1所述的混場源電磁法組合式場源發(fā)射裝置，其特征在于， 十字正交發(fā)射天線5為四匝導(dǎo)線繞制而成的環(huán)形天線。
4、 按照權(quán)利要求1所述的混場源電磁法組合式場源發(fā)射裝置，其特征在于， 電極板7和14均為銅制薄板，發(fā)射天線骨架6是由有機(jī)非金屬材料制成。
5、 按照權(quán)利要求1所述的混場源電磁法組合式場源發(fā)射裝置，其特征在于， 諧振電容組3是由CO—C9十個不同容值的電容組成。
6、 按照權(quán)利要求1所述的混場源電磁法組合式場源發(fā)射裝置，其特征在于， 諧振電容選通繼電器組4是由K0—K9十個諧振電容選通繼電器組成。
7、 按照權(quán)利要求5所述的混場源電磁法組合式場源發(fā)射裝置，其特征在于， 諧振電容組3中C0~C9的容值為0. 022微法一100微法,根據(jù)頻率值依次選取最 大與最小之間的電容值。
全文摘要
本發(fā)明公開一種混場源電磁法組合式場源發(fā)射裝置，高壓逆變橋電路經(jīng)開關(guān)連接或斷開發(fā)射天線，發(fā)射天線串接諧振電容構(gòu)成諧振回路，高壓逆變橋電路經(jīng)開關(guān)與電極板連接，既可發(fā)射電性源信號也可以發(fā)射磁性源信號，在使用時可以根據(jù)實(shí)際需要選擇，兩者結(jié)合在一起可以發(fā)射0.1Hz-100KHz的寬頻信號，滿足了不同探測深度的需要；利用極板做電性源電極增加了與大地的接觸面積，電極與大地耦合性好，降低了接地電阻，使電性源能夠提供更大功率的信號。高壓逆變橋電路和雙刀雙擲開關(guān)的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了一套設(shè)備發(fā)射不同性質(zhì)的場源信號，電極發(fā)射方式的改進(jìn)有效的降低接地電阻值，增大了探測深度和探測范圍，應(yīng)用靈活、使用方便，提高了工作效率，降低了設(shè)備投資。
文檔編號G01V3/00GK101303415SQ20081005086
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者萬云霞, 浩 盧, 段清明, 王言章, 程德福 申請人:吉林大學(xué)