電磁探測特種電源技術(shù)的研究.pdf

1、在電磁探測中,發(fā)射波形的質(zhì)量直接影響到檢測信號的質(zhì)量和數(shù)據(jù)處理,瞬變電磁發(fā)射技術(shù)的落后,制約了我國瞬變電磁的發(fā)展。論文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“基于標(biāo)準(zhǔn)場源的淺層瞬變電磁法研究”,研究電磁探測領(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)對電磁響應(yīng)的影響,提出縮短脈沖上升時間,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,認為大電流、短關(guān)斷延時、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。首次系統(tǒng)分析了國內(nèi)外電磁發(fā)

2、射技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題和發(fā)展趨勢,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)斷延時長、下降沿線性度差、關(guān)斷特性與電源相關(guān)等缺點。針對關(guān)斷延時問題,提出了準(zhǔn)諧振、恒壓鉗位及串聯(lián)型多種電路拓撲,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。研究了各種電路拓撲輸出特性、參

3、數(shù)計算和適用條件。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)斷延時大大縮短,電流無過沖,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,更好的線性度,且與供電電壓、發(fā)射電流無關(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、饋能型和無損型電路。提出電路下降沿線性度高,可實現(xiàn)下降沿斜率可調(diào);與已報道電路和準(zhǔn)諧振型電路相比,關(guān)斷延時最短;饋能型電路對前沿有

4、提升作用;電路參數(shù)最優(yōu)解不隨電源、負載、脈沖電流幅值變化,解決了國內(nèi)外許多發(fā)射機需實時改變阻尼電阻以實現(xiàn)最佳匹配的問題。無損恒壓鉗位高速關(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混合型幾種電路拓撲,研究了阻斷二極管位置對關(guān)斷特性的影響。針對小功率應(yīng)用,提出了基于MOSFET的TVS型最優(yōu)拓撲;針對中功率應(yīng)用,提出了Sida

5、c-R陣列型時變電阻的實現(xiàn)算法,解決了TVS型安全性問題;針對超淺層應(yīng)用,提出串聯(lián)型拓撲,進一步縮短關(guān)斷延時。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?！扒把亍本€性提升電路、輸出恒流控制和恒壓鉗位電路實現(xiàn)了有機的結(jié)合,實現(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。關(guān)斷延時指標(biāo)超過國外先進儀器水平,下降沿線性度高,電路參數(shù)最