瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統設計

馬晨，肖軍

(西安航空學院電子工程學院，陜西西安710077)

瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統設計

馬晨，肖軍

(西安航空學院電子工程學院，陜西西安710077)

瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統能夠為地質礦產勘探工作提供良好的勘探基礎，為工程項目建設與施工工作提供準確、真實、可靠的數據支持。對瞬變電磁地質探測儀發射系統設計構造進行全面分析，能夠有效發揮該系統的優良效果。主要從瞬變電磁地質礦產探測儀的應用優勢入手，針對瞬變電磁地質探測儀發射系統的總體設計要求和各個部分的構成、原理進行分析，展現了瞬變電磁地質探測儀發射系統的整體結構，并在此基礎上針對瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統設計作出分析。

瞬變;地質礦產;探測儀;發射;系統設計

0 前言

當前工程建設項目數量不斷增加，項目在建設施工前都需要做好相應的地質勘探工作。地質勘探主要是使用多種方式和手段，針對需要進行探測的區域進行全面有效的分析和勘察，主要包括了地形地貌、礦體、地層構造以及地下水源等方面。在開展地質礦產勘探工作的過程中，需要使用不同的探測儀器和不同的勘探方式，才能全面判斷出地下的總體地質構造和礦產分布情況。瞬變電磁法，是當前地質勘探中常用的一種探測方式，能夠為當前工程項目的建設提供良好的數據支持。瞬變電磁地質探測儀，能針對地質情況進行全面探測，發射系統是其中的一個重要組成部分，需要對其設計工作進行全面細致的分析和研究。做好瞬變電磁地質探測儀發射系統的設計研究工作，能夠為有效發揮該項儀器的作用和優勢提供良好的前提條件，為地質礦產勘探工作的順利進行奠定重要基礎。

1 探測儀的應用優勢

瞬變電磁地質探測儀在當前的地質礦產勘探工作中能夠發揮良好的優勢和作用，主要表現在以下幾個方面:a通過使用瞬變電磁地質探測儀進行地質勘察，能夠對低阻探測物進行及時有效的反應，并且具有較高的施工效率，操作也較為簡便;b很多工程項目需要在一些地形較為復雜的地區實施，因此做好地質勘探工作就十分重要，如果被勘測地區高阻巖層較多，使用瞬變電磁地質探測儀能夠有效減少復雜地形起伏不平的限制，靈敏的反應出地質地形的實際情況;c瞬變電磁地質探測儀，通常能夠使用一些較為先進的探測方式，進行接收信號和觀測工作，具有較強的反應能力，特別是在針對一些異常情況時，能夠準確及時的判斷和分辨出具體的地質狀況;d瞬變電磁地質探測儀在實際使用的過程中，能同時開展縱向和橫向的探測工作，有效提升了施工效率，為地質礦產勘探工作的順利進行提供了良好的前提條件。PROTEM瞬變電磁儀在地質勘探中能夠起到良好應用效果，該儀器的規格情況主要表現在以下方面:1個常規信道和3個3組分通道，24位的動態范圍，基礎頻率0．3，0．75，3，7．5，30，75和285 Hz或0．25，0．625，2．5，6．25，25，62．5和237．5 Hz。

2 探測儀發射系統的整體結構分析

2．1探測儀發射系統的總體設計要求

瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統想要能有效滿足地質勘探工作的實際需求，就需要滿足以下幾個條件:a發射電流強度方面，瞬變電磁地質探測儀發射系統要求所供應的發射電流的強度較大，從而不斷提升相應的磁場強度，這樣能為提升瞬變電磁地質探測儀發射系統本身的探測深度，奠定基礎;b關斷時間方面，將關斷的時間進行有效的控制，盡可能減少時間間隙，這樣能夠有效減少探測過程中出現淺層盲區的情況［1］。

2．2發射系統本身的整體結構

瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統結構包括以下幾個方面:a發射電路，其主要由有橋式功率變換電路和驅動電路組成;b關聯電路，該電路通常是在負載兩端以并聯形式存在，當關斷電流時，能夠釋放出一定的能量;c控制電路，該電路的組成模塊較多，包括人機交互模塊、單片機控制模塊、關斷時間檢測模塊以及電流采樣模塊等。瞬變電磁地質探測儀發射系統設置的一些模塊，能針對系統運行過程中的一些參數進行全面有效的監視和控制，當出現電流過大現象時，能及時顯示出相應的警示信息，從而提醒相關人員檢修［2］。

2．3探測儀發射系統的工作原理分析

2．3．1發射電路

發射電路是瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統中的重要組成部分，在實際工作過程中，使用了多種周期性的脈沖序列，通常有三角波、半正弦波以及矩形波方面。發射電路首先需要選擇相應的電流波形，通常情況下主要是這些矩形的脈沖、梯形脈沖以及半正弦脈沖等方面，這樣能夠對二次電磁場起到激發作用。其次，需要針對發射電路的總體結構進行全面控制。綜合瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統的實際需求，發射電力的負載時感性形式，其發射的電流一般較大，但是阻抗卻較小，在電流關斷時，會產生較強的反向沖擊。針對這種情況，需要有效減小其對電源產生的沖擊，這時候增加相應的阻斷二極管能起到良好的阻抗效果，能有效降低開關管上的功率損耗，進而提升發射電流［3］。

2．3．2關斷電路

通常情況下，瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統所使用的關斷電路種類較多，需要根據實際情況進行選擇。很多常規的關斷電路本身存在著這樣或那樣的不足，難以取得理想效果，因而在使用關斷電路時，需要保證發射電路能夠承受較高的瞬時電壓［4］。關斷電路通常會存在于負載兩端，通常還是并聯的形式，在一些主電路形式中需要使用到準諧振型電流睹脈沖整形電路形式，他能起到良好的加速效果，這種電路形式能夠有效控制關斷時間，將其縮短在最小范圍，減少關斷過程中產生的過沖問題［5］。

3 探測儀發射系統軟件和硬件設計情況

瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統中使用的組成部位較復雜，由多種軟件和硬件構成，為系統全面有效運行發揮了積極作用。在瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統設計中，要針對其中的硬件和軟件進行協調與控制。

3．1做好開關管的驅動電路設計工作

在瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統的運行過程中，需要有良好的開關管作為相應的電路設備。在設計開關管的過程中，主要針對驅動電路進行控制，當前使用的設備主要是IR2110，他是由美國國際整流器公司所開發出來的一種集成性電路，它將自身的高壓電路和無門鎖抗干擾制造工藝的優勢全面發揮出來，當前諸多設備中都發揮了良好的效果。驅動電路設計中使用的驅動芯片本身體積較小，還具有較高的集成度，同時還能進行相應的電磁隔離工作，將高端輸入輸出通道和低端輸入輸出通道進行全面包容，對多項驅動器的良好應用提供前提和基礎［6］。

3．2針對橋式功率變換電路進行有效設計

很多儀器設備在實際運用的過程中，由于本身輸出功率較大，需要使用相應的功率變換電路作為媒介，有效變換電能，這樣能效保證和提升儀器設備在實際運行中的效果，在瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統中也是如此。橋式功率變換電路設計能直接有效的針對大功率電路進行轉換，從而給瞬變電磁地質探測儀發射系統的整體運行提供良好的前提條件。開關管在瞬變電磁地質探測儀發射系統中占據重要地位，但是需要從開關管的各種類型入手，選擇合適的型號，通常所用的開關管主要是集中在可控硅、雙極性三極管、大功率IGBT等方面［7］。RJT和MOS共同組成了相應的IGBT，能夠阻抗較高的電阻同時還能夠起到導通作用。現階段，將NCE80H12型MOSFET金屬氧化物半導體場效應管積極應用在瞬變電磁地質探測儀發射系統之中，不僅能將高速通斷過程中開關本身的損耗控制到最低，同時還能實現較低導通阻抗，有效提升了瞬變電磁地質探測儀發射系統的總體運行效果［8］。

3．3針對電源電路進行全面細致的設計

瞬變電磁地質探測儀發射系統設計工作中，將其中的電源電路分解成了兩個部分，在主電路之中，使用了直流電源進行供電，電源本身是有相應阻斷二極管的存在的，這樣當關斷電路的時候能夠減少電源受到的損害，提升了電源使用的穩定性和安全性。從主電源經線性穩壓芯片能夠實現良好的降壓［9］。電源電路本身的運行線路圖如圖1所示。

圖1電源電路的運行線路

4 結語

瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統，能夠促進地質礦產勘探工作的順利進行、提高地質勘探的準確性和真實性。在瞬變電磁地質礦產探測儀發射系統設計過程中，需要對瞬變電磁地質探測儀發射系統軟件、硬件進行著重分析。進而提升瞬變電磁地質探測儀發射系統的整體運行效果。

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［2］劉曉峰，邱增強，李鑫．涂油機電流過大原因的分析與防治［J］．中國科技博覽，2012(33):238－239．

［3］喻九陽，高九陽，吳艷陽，等．機械振打器不同往復密封結構功率損耗的分析［J］．潤滑與密封，2011，36(4):68－72．

［4］王小君，鞏超，和敬涵．考慮頻率波動的改進瞬時電壓d-q分解算法［J］．北京交通大學學報，2014，38(5):128－131．

［5］徐寶良，黃少林．高低溫箱在檢測過程中的溫度過沖問題的調整與解決［J］．天津科技，2011，38(1):72－73．

［6］郭曦．A企業新產品項目管理的應用研究——以“雙縱模激光干涉儀的研究”項目實施為例［D］．成都:電子科技大學，2012．

［7］莊景陽．一種新型開關電路控制增流型整流器的穩壓裝置: CN102761305A［P］．2012．

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System Design of Electromagnetic Transient Emission Geological Detector

MA Chen，XIAO Jun
(School of Electronic Engineering，Xi’an Aeronautical University，Xi’an，Shanxi 710077，China)

The ability for geological exploration launch system in electromagnetic transient geological detector can provide good conditions，including some accurate and reliable data support for the building and construction projects．According to the comprehensive analysis of transient electromagnetic emission geological detector system design，we can make the operation effect of the system．This article tells of the advantages of electromagnetic transient geological detector，including composition，principle of the overall design requirements for transient electromagnetic emission in geological detector system．The author tries to do a comprehensive analysis to show the whole effective electromagnetic transient emission in detector system of geological structure．

Transient electromagnetic;Geology;detector;Emission;System design

P631．325

B

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．046

2016－12－14

陜西省教育廳科研處計劃項目(14JK1362)

馬晨(1987－)，女，陜西府谷人，助教，研究方向:通信與信息系統，手機:13689282326，E-mail:190088803@qq．com．