一種瞬變電磁法勘查設(shè)備中發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在地質(zhì)勘測(cè)中使用的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種在煤礦水勘測(cè)中使用的瞬變電磁法勘查設(shè)備中發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路。
【背景技術(shù)】
[0002]礦山水災(zāi)害已經(jīng)嚴(yán)重威脅曠工的生命安全和煤炭的生產(chǎn)安全，給國(guó)家和人民帶來(lái)了巨大的精神損失和財(cái)政損失。除了煤礦開采的安全意識(shí)需要加強(qiáng)以外，煤礦水勘測(cè)技術(shù)也需要進(jìn)一步提升。
[0003]瞬變電磁法(TEM)具有技術(shù)手段成熟、勘測(cè)深度大、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，在地質(zhì)勘測(cè)的方法中有著非常重要的地位。當(dāng)前應(yīng)用的領(lǐng)域有:反恐偵察、水污染勘測(cè)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘探、金屬礦勘探、地下水勘探。瞬變電磁法的準(zhǔn)確度和TEM設(shè)備的發(fā)射機(jī)的全橋電路關(guān)斷時(shí)間直接相關(guān)，即全橋電路關(guān)斷時(shí)間越長(zhǎng)，發(fā)射機(jī)線圈的發(fā)射電流的下降沿線性度越低，丟失的地質(zhì)信息就越多，反演的準(zhǔn)確性就越低；而全橋電路關(guān)斷時(shí)間越短，發(fā)射機(jī)線圈的發(fā)射電流的下降沿線性度越高，獲得淺層的地址信息就越多，反演的準(zhǔn)確性就越高。
[0004]但是，目前TEM設(shè)備的發(fā)射機(jī)的發(fā)射激勵(lì)電流在幾安培到幾百安培之間，由于發(fā)射電流比較大、電子開關(guān)響應(yīng)慢、負(fù)載線圈電感量大、發(fā)射機(jī)全橋電路開關(guān)噪聲等影響，發(fā)射電流波形容易受供電電源影響、線性度不高、且存在電流下降沿時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題，影響發(fā)射機(jī)反演的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題和/或缺陷，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種瞬變電磁法勘查設(shè)備中發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路，其能夠縮短發(fā)射機(jī)全橋電路的關(guān)斷時(shí)間，提尚發(fā)射電流波的線性度，并提尚發(fā)射機(jī)反演的準(zhǔn)確性。
[0007]本發(fā)明還有一個(gè)目的是通過(guò)在發(fā)射機(jī)全橋電路上連接饋能鉗位電路，并在饋能鉗位電路上設(shè)置儲(chǔ)能電容，提高發(fā)射機(jī)電能的利用率，以便增加發(fā)射電流的線性度，并降低發(fā)射機(jī)的功耗。
[0008]本發(fā)明還有一個(gè)目的是，通過(guò)設(shè)置過(guò)流保護(hù)電路和過(guò)壓保護(hù)電路，對(duì)發(fā)射機(jī)的全橋電路進(jìn)行過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)，以便增加系統(tǒng)的可靠性和安全性。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種瞬變電磁法勘查設(shè)備中發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路，包括:
[0010]直流電源；
[0011]全橋電路，其與所述直流電源連接，以接收所述直流電源的直流電能，并將所述直流電能轉(zhuǎn)換為以預(yù)定頻率變化的交流方波電能；
[0012]發(fā)射線圈，其與所述全橋電路連接，以接收所述交流方波電能而產(chǎn)生電磁信號(hào)；
[0013]饋能鉗位電路，其與所述發(fā)射線圈連接，以在發(fā)射線圈未接收所述交流方波電能時(shí)，接收殘存在發(fā)射線圈中的殘存電能，且儲(chǔ)存所述殘存電能在所述饋能鉗位電路中的儲(chǔ)能電容中；其中，所述儲(chǔ)能電容與所述直流電源并聯(lián)以共同向所述全橋電路供電；以及
[0014]主處理模塊，其與所述全橋電路連接并對(duì)全橋電路進(jìn)行控制。
[0015]優(yōu)選的是，所述的瞬變電磁法勘查設(shè)備中發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路中，所述饋能鉗位電路包括:
[0016]鉗位二極管；
[0017]饋能穩(wěn)壓電路，其通過(guò)所述鉗位二極管連接至所述發(fā)射線圈，且所述儲(chǔ)能電容位于所述饋能穩(wěn)壓電路中；
[0018]其中，所述饋能穩(wěn)壓電路中還設(shè)置有位于所述鉗位二極管與所述儲(chǔ)能電容之間的第五單向通電開關(guān)，當(dāng)所述全橋電路與所述發(fā)射線圈之間的供電斷開時(shí)，所述第五單向通電開關(guān)開啟，所述發(fā)射線圈中的殘存電能通過(guò)所述鉗位二極管和所述第五單向通電開關(guān)傳遞至所述儲(chǔ)能電容。
[0019]優(yōu)選的是，所述的瞬變電磁法勘查設(shè)備中發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路中，所述鉗位二極管有兩個(gè)，并列且同向地設(shè)置在所述發(fā)射線圈的兩側(cè)，即兩個(gè)鉗位二極管的正極分布在所述發(fā)射線圈的兩側(cè)，而兩個(gè)負(fù)極相連且均通過(guò)所述第五單向通電開關(guān)耦合至所述儲(chǔ)能電容。
[0020]優(yōu)選的是，所述的瞬變電磁法勘查設(shè)備中發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路中，所述饋能穩(wěn)壓電路中還設(shè)置有限流電阻，其串聯(lián)在所述鉗位二極管和所述第五單向通電開關(guān)之間，以消耗一部分所述發(fā)射線圈中的殘存電能，保護(hù)所述第五單向通電開關(guān)。
[0021 ] 優(yōu)選的是，所述的瞬變電磁法勘查設(shè)備中發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路中，所述全橋電路包括:
[0022]第一單向通電開關(guān)，其連接至所述直流電源；
[0023]第四單向通電開關(guān)，其與所述第一單向通電開關(guān)連接，且具有接地端；
[0024]其中，所述發(fā)射線圈串聯(lián)在所述第一單向通電開關(guān)和第四單向通電開關(guān)之間，且所述第一單向通電開關(guān)和第四單向通電開關(guān)同時(shí)開啟和關(guān)閉；以及
[0025]第二單向通電開關(guān)，其連接至所述直流電源；
[0026]第三單向通電開關(guān)，其與所述第二單向通電開關(guān)連接，且也具有接地端；
[0027]其中，所述發(fā)射線圈也串聯(lián)在所述第二單向通電開關(guān)和第三單向通電開關(guān)之間，且所述第二單向通電開關(guān)和第三單向通電開關(guān)同時(shí)開啟和關(guān)閉；以及
[0028]其中，所述第一單向通電開關(guān)和所述第三單向通電開關(guān)分別連接至所述發(fā)射線圈的兩側(cè)。
[0029]優(yōu)選的是，所述的瞬變電磁法勘查設(shè)備中發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路中，所述主處理模塊控制所述全橋電路中第一單向通電開關(guān)至第四單向通電開關(guān)的開啟和關(guān)閉，且
[0030]所述饋能穩(wěn)壓電路中還設(shè)置有所述第五單向通電開關(guān)的控制子電路，其與所述主處理模塊連接，以在所述主處理模塊控制所述第一單向通電開關(guān)至第四單向通電開關(guān)均處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，開啟所述第五單向通電開關(guān)。
[0031]優(yōu)選的是，所述的瞬變電磁法勘查設(shè)備中發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路中，所述第一單向通電開關(guān)至第五單向通電開關(guān)均為絕緣柵雙極型晶體管IGBT。
[0032]優(yōu)選的是，所述的瞬變電磁法勘查設(shè)備中發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路中，還包括:
[0033]全橋過(guò)流保護(hù)電路，其輸入連接至所述第二單向通電開關(guān)的接地端和所述第四單向通電開關(guān)的接地端，以接收電流，且所述全橋過(guò)流保護(hù)電路中設(shè)置有檢測(cè)電阻和多級(jí)運(yùn)算放大電路，其中，所接收到的電流通過(guò)所述檢測(cè)電阻，在所述檢測(cè)電阻的兩側(cè)產(chǎn)生檢測(cè)電壓，所述多級(jí)運(yùn)算放大電路對(duì)檢測(cè)電壓執(zhí)行多級(jí)放大操作；
[0034]其中，所述全橋過(guò)流保護(hù)電路的輸出連接至所述主處理模塊，其根據(jù)所接收到的、全橋過(guò)流保護(hù)電路輸出的、經(jīng)過(guò)多級(jí)放大后的檢測(cè)電壓判斷全橋電路是否存在過(guò)流現(xiàn)象，若存在，則切斷直流電源和存儲(chǔ)電容與全橋電路之間的連接，以保護(hù)全橋電路。
[0035]優(yōu)選的是，所述的瞬變電磁法勘查設(shè)備中發(fā)射機(jī)的發(fā)射電路中，還包括:
[0036]全橋過(guò)壓保護(hù)電路，其輸入連接至直流電源和存儲(chǔ)電容共同的電能輸出端，以接收電壓，且所述全橋電壓保護(hù)電路中設(shè)置有兩個(gè)彼此串聯(lián)的第一分壓電阻和第二分壓電阻，以及設(shè)置有運(yùn)算放大電路，其中，所接收到的電流通過(guò)第一分壓電阻和所述第二分壓電阻，所述運(yùn)算放大電路對(duì)所述第二分壓電阻得到的分壓執(zhí)行放大操作；
[0037]其中，所述全橋過(guò)壓保護(hù)電路的輸出連接至所述主處理模塊，其根據(jù)所接收到的、全橋過(guò)壓保護(hù)電路輸出的、經(jīng)過(guò)放大后分壓判斷全橋電路是否存在過(guò)壓現(xiàn)象，若存在，則切斷直流電源和存儲(chǔ)電容與全橋電路之間的連接，以保護(hù)全橋電路。
[0038]本發(fā)明至少包括以下有益效果:首先，由于在發(fā)射機(jī)的全橋電路上連接饋能鉗位電路電路，能夠?qū)l(fā)射線圈的上一周期的剩余電能存儲(chǔ)在饋能鉗位電路的儲(chǔ)能電容中，并通過(guò)將所述儲(chǔ)能電容與直流電源并聯(lián)共同向所述全橋電路供電，利用所述剩余電能加速下一周期線圈中電流的爬升，從而縮短發(fā)射機(jī)發(fā)射電流的下降沿時(shí)間，提高電流波的線性度，使發(fā)射機(jī)的反演準(zhǔn)確性得到提高，并能夠提高發(fā)射機(jī)電能的利用率，降低發(fā)射機(jī)的功耗。
[0039]其次，通過(guò)設(shè)置過(guò)流保護(hù)電路和過(guò)壓保護(hù)電路，并將過(guò)流保護(hù)電路和過(guò)壓保護(hù)電路與發(fā)射機(jī)的主處理模塊連接，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)流或過(guò)壓信號(hào)時(shí)，能夠自動(dòng)關(guān)閉全橋電路，對(duì)發(fā)射機(jī)的全橋電路進(jìn)行過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)，增加了系統(tǒng)的可靠性和安全性。
[0040]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研宄和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說(shuō)明】
[0041]圖1為本發(fā)明中所述的瞬變電磁法發(fā)射機(jī)的原理圖；
[0042]圖2為本發(fā)明中所述的全橋驅(qū)動(dòng)電路原理圖；
[0043]圖3為本發(fā)明中所述的發(fā)射電路的示意性電路圖；