专利名称：混场源电磁法组合式场源发射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地球物理勘探发射装置，尤其是电磁法勘探混场源组合式场 源发射装置。
技术背景-
混场源电磁法勘探是地球物理勘探方法中的一种重要方法，该方法使用人工方 式发射一定频段的电磁波，可以弥补天然电磁场信号弱和频率范围低的不足。由 于使用条件和使用方法的不同，现有的电性源发射装置多用在可控源音频大地电
磁法，应用的频段在O. 1Hz —10KHz，使用的是直径较小的圆柱形电极，导致接 地电阻较大、发射电流小，使系统的发射功率降低。磁性源发射装置由于受到元 器件性能影响多用在高频段lKHz — lOOKHz，现有的磁性源系统不能发射低频 电性源信号。当发射频率较高的电性源时，由于供电电压限制，发射的电流会很 低，满足不了工程中的正常使用
现有美国劳雷工业公司生产的EH4电磁发射系统，为单独磁性源发射，发射 频率1000Hz — 75000Hz，只能在高频段应用。
中国科学院地球物理地球化学勘査研究所研制的混场源大功率多频智能发
射系统，为单独电性源发射，其发射频率1024Hz — 1/1024Hz，不能满足频率 为lKHz以上的应用。吉林大学研制的混场源发射系统，与美国的EH4发射系统 类似，只能发射频率在lKHz以上的磁性源信号。
将电性源与磁性源设计成独立的系统会浪费大量的人力物力，导致资源浪 费。对于使用圆柱电极的电性源则因需要大的发射电压而不得不用大功率发电机 供电，应用不方便。目前国内外还未见有可以同时发射电性源和磁性源组合装置 的报道，也未见有利用极板方式供电的电性源报道。
发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种适用于混场源电磁 法组合式场源发射装置，
本发明的目的是通过以下方式实现的
高压逆变桥电路1通过双刀双掷开关2连接或断开十字正交发射天线5，十 字正交发射天线5通过导线串接谐振电容组3构成谐振回路，十字正交发射天线 5是由发射天线骨架6支撑，高压逆变桥电路1通过双刀双掷开关2与谐振电容 选通继电器组4连接或断开，连接时同时连接十字正交发射天线5，断开时同时 断开十字正交发射天线5，断开十字正交发射天线5后，高压逆变桥电路l通过双刀双掷开关2连接电极板7和电极板14，电极板7和电极板14与大地8耦合， 高压逆变桥电路1通过双刀双掷开关2与耦合大地8的电极板7和电极板14接 通时发射出电性源信号，高压逆变桥电路1通过双刀双掷开关2通过电容选通继 电器组4与谐振电容组3连接时发射磁性源信号。 本发明的目的还可以通过以下方式实现
高压逆变桥电路1是由四个Ql、 Q2、 Q3、 Q4纵向表面场效应管10组成， Q2、 Q3纵向表面场效应管10连接正向导通信号11， Ql、 Q4纵向表面场效应管 10连接反向导通信号12，纵向表面场效应管10的Q3与Q4连接线上和Ql与Q2 连接线上设有逆变桥路输出接头13，逆变桥电源接头9连接到四个Q1、 Q2、 Q3、 Q4纵向表面场效应管10上向高压逆变桥电路1供电。十字正交发射天线5为四 匝导线绕制而成的环形天线。电极板7和电极板14均为铜制薄板，发射天线骨 架6是由有机非金属材料制成。谐振电容组3是由C0—C9十个不同容值的电容 组成。谐振电容选通继电器4是由K0—K9十个谐振电容选通继电器组成。谐振 电容组3中C0—C9的容值为0. 022微法一IOO微法，根据频率值依次选取最大 与最小之间的电容值。。
有益效果组合式场源发射装置提高了电磁法勘探效率，利用一套场源发射 装置实现发射不同性质的场源，基于电性源和磁性源在频率特性上的特点，可使 发射装置发射出0. 1Hz — lOOKHz的宽频率信号，满足了不同探测深度的需要； 利用极板做电性源电极增加了与大地的接触面积，电极与大地耦合性好，降低了 接地电阻，使电性源能够提供更大功率的信号。高压逆变桥电路和双刀双掷开关 的设计，实现了一套设备发射不同性质的场源信号，电极发射方式的改进有效的 降低接地电阻值，增大了探测深度和探测范围，应用灵活、使用方便，提高了工 作效率，降低了设备投资。
附图及
图1是用于混场源电磁法的组合式场源发射装置示意图
图2是图l逆变桥路的电路图 1逆变桥路，2双刀双掷开关，3谐振电容组，4谐振电容选通继电器，5十 字正交发射天线，6发射天线骨架，7电极板，8地，9逆变桥电源接头，10纵 向表面场效应管(VMOS管)，ll正向导通信号，12反向导通信号，13逆变桥路 输出接头。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例作进一步详细说明
高压逆变桥电路1通过双刀双掷开关2连接或断开十字正交发射天线5，十
字正交发射天线5通过导线串接谐振电容组3构成谐振回路，十字正交发射天线 5是由发射天线骨架6支撑，高压逆变桥电路1通过双刀双掷开关2与谐振电容选通继电器组4连接或断开，连接时同时连接十字正交发射天线5，断开时同时 断开十字正交发射天线5，断开十字正交发射天线5后，高压逆变桥电路l通过 双刀双掷开关2连接电极板7和电极板14，电极板7和电极板14与大地8耦合， 高压逆变桥电路1通过双刀双掷开关2与大地8耦合的电极板7和电极板14接 通时发射出电性源信号，高压逆变桥电路1通过双刀双掷开关2通过电容选通继 电器组4与谐振电容组3连接时发射磁性源信号。
高压逆变桥电路1是由四个Ql、 Q2、 Q3、 Q4纵向表面场效应管10组成， Q2、 Q3纵向表面场效应管10连接正向导通信号11， Ql、 Q4纵向表面场效应管 10连接反向导通信号12，纵向表面场效应管10的Q3与Q4连接线上和Ql与Q2 连接线上设有逆变桥路输出接头13，逆变桥路输出接头13与双刀双掷开关2连 接，逆变桥电源接头9连接到四个Q1、 Q2、 Q3、 Q4纵向表面场效应管10上向高 压逆变桥电路1供电。十字正交发射天线5为四匝导线绕制而成的环形天线。电 极板7和电极板14均为铜制薄板，发射天线骨架6是由塑料或树脂制作而成。 谐振电容组3是由CO—C9十个不同容值的电容组成。谐振电容选通继电器4是 由K0—K9十个谐振电容选通继电器组成。C0"C9十个不同容值的电容与K0—K9 十个谐振电容选通继电器4 一一对应，谐振电容组3中C0—C9的容值为0. 022 微法一100微法，根据频率值依次选取最大与最小之间的电容值。。
逆变桥路1利用四个高电压大功率纵向表面场效应管10实现，最大耐压500V 以上，最大电流70A以上，即可以满足电性源的大电压要求，也可以满足磁性源 的大电流要求。通过纵向表面场效应管10的交替打开和闭合，产生出具有正负 极性的对称方波。逆变桥路l输出信号的峰值电压与供电电压一致，使用电性源 场源时，该信号直接通过导线连接到电极极板7上，由于电极极板7与大地8耦 合，相当于直接将该信号供入大地8，从而实现电性源发射。
当应用磁性源时，逆变桥路1输出的逆变信号接到谐振电容组3上，谐振电 容组3通过继电器4与十字正交环形天线5串联在一起。十字正交环形天线5通 过四匝导线绕制而成，与谐振电容组3串接在一起后形成LC谐振电路，由于天 线一旦成型其电感量基本是固定的，如果修改LC的谐振频率，可以通过改变与 其串接的电容值的大小实现。谐振电容组3由IO个容值大小不同的电容组成， 根据频率值依次选取最大与最小之间的电容值，其中最小容值的电容由所要发射 的最大频率决定，最小频率则决定了所有电容值和的大小；其他容值的选取则根 据混场源电磁法所要求的频率值决定。如频率值为60.6KHz—0.9KHz，对应选取 的谐振电容组3的容值为0. 022微法对应60. 6KHz频率，0. 033微法对应49. 4KHz 频率，0.163微法对应22. 2KHz频率，0. 28微法对应17KHz频率，0. 63微法对 应11.3KHz频率，3. 5微法对应4.8KHz频率，6微法对应3. 7KHz频率，20微法 对应2KHz频率，50微法对应1. 27KHz频率，100微法对应0. 9KHz频率。逆变桥路1输出的对称方波的频率与十字正交环形天线5和谐振电容组3构 成的谐振电路的中心频率一致时，对称方波的基频在回路中形成的电流最大，其 他频率成份则由于不能产生谐振而被滤除，最后由天线发射出单频正弦波信号。 通过双刀双掷开关2切换即可实现同一套装备发射不同性质信号，直流电源经接 头9连接到四个纵向表面场效应管10上，四个纵向表面场效应管10由两路控制 信号ll、 12控制其交替导通，逆变桥路输出接头13与双刀双掷开关2连接，输 出端13输出频率可控的正负对称方波信号，该信号送给双刀双掷开关2，当双 刀双掷开关2切换到电性源时，逆变信号接通到接地8的电极板7上，发射出电 性源信号。当双刀双掷开关2切换到磁性源时，逆变桥路1输出接通到谐振电容 组3上，谐振电容组3与十字正交天线5串联，由于十字正交天线5呈电感特性, 与谐振电容组3组成LC谐振电路，通过改变谐振电容组3的组合方式，改变该 谐振电路的谐振频率，当谐振频率与逆变信号的频率一致时使发射的电流最大， 达到向空间发射磁性源信号的目的。经过双力双掷开关2选择后即可实现发射不 同性质的场源信号，同时经过改进的电极发射方式可以有效降低接地电阻值，实 现提高场源应用通用性和效率的目的。
权利要求
1、一种用于混场源电磁法组合式场源发射装置，其特征在于，高压逆变桥电路1通过双刀双掷开关2连接或断开十字正交发射天线5，十字正交发射天线5通过导线串接谐振电容组3构成谐振回路，十字正交发射天线5是由发射天线骨架6支撑，高压逆变桥电路1通过双刀双掷开关2与谐振电容选通继电器组4连接或断开，连接时同时连接十字正交发射天线5，断开时同时断开十字正交发射天线5，断开十字正交发射天线5后，高压逆变桥电路1通过双刀双掷开关2连接电极板7和电极板14，电极板7和电极板14与大地8耦合，高压逆变桥电路1通过双刀双掷开关2与大地8耦合的电极板7和电极板14接通时发射出电性源信号，高压逆变桥电路1通过双刀双掷开关2通过电容选通继电器组4与谐振电容组3连接时发射磁性源信号。
2、 按照权利要求1所述的混场源电磁法组合式场源发射装置，其特征在于， 高压逆变桥电路1是由四个Ql、 Q2、 Q3、 Q4纵向表面场效应管10组成，Q2、 Q3纵向表面场效应管10连接正向导通信号11， Ql、 Q4纵向表面场效应管10连 接反向导通信号12，纵向表面场效应管10的Q3与Q4连接线上和Ql与Q2连接 线上设有逆变桥路输出接头13，逆变桥路输出接头13与双刀双掷开关2连接， 逆变桥电源接头9连接到四个Q1、 Q2、 Q3、 Q4纵向表面场效应管10上向高压逆 变桥电路1供电。
3、 按照权利要求1所述的混场源电磁法组合式场源发射装置，其特征在于， 十字正交发射天线5为四匝导线绕制而成的环形天线。
4、 按照权利要求1所述的混场源电磁法组合式场源发射装置，其特征在于， 电极板7和14均为铜制薄板，发射天线骨架6是由有机非金属材料制成。
5、 按照权利要求1所述的混场源电磁法组合式场源发射装置，其特征在于， 谐振电容组3是由CO—C9十个不同容值的电容组成。
6、 按照权利要求1所述的混场源电磁法组合式场源发射装置，其特征在于， 谐振电容选通继电器组4是由K0—K9十个谐振电容选通继电器组成。
7、 按照权利要求5所述的混场源电磁法组合式场源发射装置，其特征在于， 谐振电容组3中C0~C9的容值为0. 022微法一100微法,根据频率值依次选取最 大与最小之间的电容值。
全文摘要
本发明公开一种混场源电磁法组合式场源发射装置，高压逆变桥电路经开关连接或断开发射天线，发射天线串接谐振电容构成谐振回路，高压逆变桥电路经开关与电极板连接，既可发射电性源信号也可以发射磁性源信号，在使用时可以根据实际需要选择，两者结合在一起可以发射0.1Hz-100KHz的宽频信号，满足了不同探测深度的需要；利用极板做电性源电极增加了与大地的接触面积，电极与大地耦合性好，降低了接地电阻，使电性源能够提供更大功率的信号。高压逆变桥电路和双刀双掷开关的设计，实现了一套设备发射不同性质的场源信号，电极发射方式的改进有效的降低接地电阻值，增大了探测深度和探测范围，应用灵活、使用方便，提高了工作效率，降低了设备投资。
文档编号G01V3/00GK101303415SQ20081005086
公开日2008年11月12日 申请日期2008年6月24日 优先权日2008年6月24日
发明者万云霞, 浩 卢, 段清明, 王言章, 程德福 申请人:吉林大学