電磁探測(cè)特種電源技術(shù)的研究.pdf

1、在電磁探測(cè)中,發(fā)射波形的質(zhì)量直接影響到檢測(cè)信號(hào)的質(zhì)量和數(shù)據(jù)處理,瞬變電磁發(fā)射技術(shù)的落后,制約了我國(guó)瞬變電磁的發(fā)展。論文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)源的淺層瞬變電磁法研究”,研究電磁探測(cè)領(lǐng)域的電磁發(fā)射技術(shù)。論文分析了瞬變電磁發(fā)射參數(shù)對(duì)電磁響應(yīng)的影響,提出縮短脈沖上升時(shí)間,減小波形畸變,提高工作效率;分析了幾種后沿效應(yīng)校正算法,認(rèn)為大電流、短關(guān)斷延時(shí)、線性下降的雙極性電流陡脈沖是瞬變電磁發(fā)射技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。首次系統(tǒng)分析了國(guó)內(nèi)外電磁發(fā)

2、射技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、存在問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì),RCD吸收電路、線性區(qū)工作模式、阻尼電阻電路、形成線技術(shù)、PCB深孔電鍍電源、IEDD電路普遍存在關(guān)斷延時(shí)長(zhǎng)、下降沿線性度差、關(guān)斷特性與電源相關(guān)等缺點(diǎn)。針對(duì)關(guān)斷延時(shí)問(wèn)題,提出了準(zhǔn)諧振、恒壓鉗位及串聯(lián)型多種電路拓?fù)?討論了高速關(guān)斷電路的分類。根據(jù)適用于不同的功率應(yīng)用,分為小功率、中功率、大功率、超淺層幾類;根據(jù)工作原理的不同,分為阻尼電阻、準(zhǔn)諧振、恒壓鉗位、串聯(lián)型等幾類。研究了各種電路拓?fù)漭敵鎏匦浴?/p>

3、數(shù)計(jì)算和適用條件。提出了準(zhǔn)諧振型高速關(guān)斷電路,建立了電路參數(shù)優(yōu)化模型。該電路關(guān)斷延時(shí)大大縮短,電流無(wú)過(guò)沖,下降沿一致性好,晚期線性度較好;饋能型電路減小了能量損耗,具有前沿提升能力;耗能型電路具有更小的關(guān)斷延時(shí),更好的線性度,且與供電電壓、發(fā)射電流無(wú)關(guān)。提出了恒壓鉗位高速關(guān)斷思想,提出了它的三種形式:耗能型、饋能型和無(wú)損型電路。提出電路下降沿線性度高,可實(shí)現(xiàn)下降沿斜率可調(diào);與已報(bào)道電路和準(zhǔn)諧振型電路相比,關(guān)斷延時(shí)最短;饋能型電路對(duì)前沿有

4、提升作用;電路參數(shù)最優(yōu)解不隨電源、負(fù)載、脈沖電流幅值變化,解決了國(guó)內(nèi)外許多發(fā)射機(jī)需實(shí)時(shí)改變阻尼電阻以實(shí)現(xiàn)最佳匹配的問(wèn)題。無(wú)損恒壓鉗位高速關(guān)斷電路適應(yīng)于大功率應(yīng)用,是理想的TEM脈沖電流源。提出了總開(kāi)關(guān)型、TVS型、Sidac-R型、串聯(lián)型(RC、TVS、Sidac-R)和IGBT-MOSFET混合型幾種電路拓?fù)?研究了阻斷二極管位置對(duì)關(guān)斷特性的影響。針對(duì)小功率應(yīng)用,提出了基于MOSFET的TVS型最優(yōu)拓?fù)?針對(duì)中功率應(yīng)用,提出了Sida

5、c-R陣列型時(shí)變電阻的實(shí)現(xiàn)算法,解決了TVS型安全性問(wèn)題;針對(duì)超淺層應(yīng)用,提出串聯(lián)型拓?fù)?進(jìn)一步縮短關(guān)斷延時(shí)。提出了前沿恒壓鉗位的思想,提升恒流源電路和恒流調(diào)制策略,實(shí)現(xiàn)了電流脈沖前沿的線性、高陡度提升和輸出電流的恒流。“前沿”線性提升電路、輸出恒流控制和恒壓鉗位電路實(shí)現(xiàn)了有機(jī)的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了精確的高陡度梯形波脈沖。采用恒壓鉗位高速關(guān)斷技術(shù),研制成功10kW大功率瞬變電磁發(fā)射機(jī)。關(guān)斷延時(shí)指標(biāo)超過(guò)國(guó)外先進(jìn)儀器水平,下降沿線性度高,電路參數(shù)最