负载并联放电的瞬变电磁发射机电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种地球物理探测中的瞬变电磁探测仪电路，尤其是能够适用于各种 功率等级的瞬变电磁发射机电路。
【背景技术】
[0002] 瞬变电磁探测仪器广泛应用于地球物理探测领域，通常由发射机和接收机组成， 其探测深度和探测精度不仅与接收机的采样速度、动态范围、噪声性能等因素有关，还与发 射机的发射电流、关断时间、关断波形等因素有关。工作原理如下，发射机向多匝导线构成 的感性负载(如附图2所示)发送双极性电流波形(如附图3所示），激发一次脉冲磁场，该一 次场传播至地下并激励地下导电介质产生涡流，当发射机关断电流从而使一次场消失时， 感应的涡流会产生二次场，且产生的二次场不会随一次场消失而立即消失，即有一个瞬变 过程。利用接收机接收二次场数据，再通过反演分析，研究其与时间的变化关系，从而确定 地下导体的电性分布结构及空间形态，获知地下电导率、地层结构等信息。
[0003] 由于一次场强度远大于二次场，在一次场没有消失的情况下，无法用接收机接收 到二次场的数据。根据相关理论，瞬变电磁二次场早期信号反应浅层地质信息，晚期信号反 应深层地质信息。这导致反映浅层地质信息的早期二次场信号的丢失，使得瞬变电磁探测 仪器存在一定的探测盲区。为了减小探测盲区，要求瞬变电磁发射机的关断延时尽量短，也 就是负载线圈中的电流下降到零的时间尽量短，电流过冲尽量小而且不产生振荡。另外，当 探测较深处（lkm以下）的地质信息时，需要产生较大磁矩，这可以通过增大发射电流或者增 加线圈匝数来实现，但增大电流或增加匝数又会带来发射机关断延时增大，过冲增大的问 题。因此，瞬变电磁发射机研究的关键问题主要是如何减小关断延时、如何减小电流过冲、 如何抑制振荡的问题。
[0004] 为了解决上述问题，人们想出了很多办法。如重庆大学付志宏在2006年《中国电机 工程学报》第5期(05)P70-75《两种新颖的准谐振型电流脉冲整形电路》中提出的耗能型恒 压钳位电路和馈能型恒压钳位电路，吉林大学周逢道在2013年《吉林大学学报》第4期(4) P1023-1028《时间域电磁探测发射电流过冲产生原理及抑制》中提出的加速电阻增大阻尼 的方法等。
[0005] 这些方法在一定程度上解决了上述问题，提升了发射机的性能，减小了探测盲区。 但上述问题仍然存在。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，为了进一步提高发射机的性能，减 小探测盲区、增大探测深度，提供一种负载并联放电的瞬变电磁发射机电路。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008] 负载并联放电的瞬变电磁发射机电路，包括直流电源、Η桥电路、负载线圈、双向开 关、负载放电回路和恒压钳位电路，是由直流电源经Η桥电路、负载线圈I、双向开关I、负载 线圈Π 和双向开关Π ……与负载线圈Ν连接，负载线圈I、负载线圈Π …….和负载线圈Ν分 别与负载放电回路连接，负载放电回经恒压钳位能量回馈电路与直流电源连接构成。
[0009] 双向开关与各匝负载线圈连接，使负载线圈在电流上升以及稳定时处于串联状 态，线圈在放电时处于并联状态。
[0010] 每匝线圈由四个二极管构成双向放电回路，线圈的一端连接两个二极管D1和D2， D1的阴极连接线圈，D1的阳极连接直流电源的负极，D2的阳极连接线圈，D2的阴极连接钳位 电容C2;线圈的另一端连接两个二极管D3和D4，D4的阴极连接线圈，D4的阳极连接直流电源 的负极，D3的阳极连接线圈，D3的阴极连接钳位电容C2。
[0011]负载并联方案能调整，由N匝线圈构成的负载，依据实际需求，能拆分为N个单匝线 圈并联，也能拆分为N/2个，每个两匝线圈并联连接。
[0012] 有益效果:本发明与现有技术相比其优点主要是:能有效缩短负载线圈放电时间， 减小发射机的关断延时，进而减小瞬变电磁探测盲区。负载线圈分段方式灵活，可依据具体 探测需要改变。在同样的关断延时下，能够增加发射电流或者负载圈数，增大等效磁矩，进 而增加探测深度和分辨率。
【附图说明】：
[0013] 附图1:负载并联放电的瞬变电磁发射机电路结构框图
[0014] 附图2:瞬变电磁发射机负载线圈及其等效电路图
[0015] 附图3:瞬变电磁发射机理想电流波形和实际电流波形图 [0016]附图4:负载并联放电发射机完整电路图
[0017] 附图5:每匝线圈的二极管放电回路结构图
[0018] 附图6:n个线圈逐匝并联电路图 [0019]附图7:负载正向放电电流回路图 [0020]附图8:负载反向放电电流回路图
【具体实施方式】：
[0021]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：
[0022] 负载并联放电的瞬变电磁发射机电路，包括直流电源、Η桥电路、负载线圈、双向 开关、负载放电回路和恒压钳位电路，是由直流电源经Η桥电路、负载线圈I、双向开关I、负 载线圈Π 和双向开关Π ……与负载线圈Ν连接，负载线圈I、负载线圈Π …….和负载线圈Ν 分别与负载放电回路连接，负载放电回经恒压钳位能量回馈电路与直流电源连接构成。
[0023] 双向开关与各匝负载线圈连接，使负载线圈在电流上升以及稳定时处于串联状 态，线圈在放电时处于并联状态。
[0024]每匝线圈由四个二极管构成双向放电回路，线圈的一端连接两个二极管D1和D2， D1的阴极连接线圈，D1的阳极连接直流电源的负极，D2的阳极连接线圈，D2的阴极连接钳位 电容C2;线圈的另一端连接两个二极管D3和D4，D4的阴极连接线圈，D4的阳极连接直流电源 的负极，D3的阳极连接线圈，D3的阴极连接钳位电容C2。
[0025]负载并联方案能调整，由N匝线圈构成的负载，依据实际需求，能拆分为N个单匝线 圈并联，也能拆分为N/2个，每个两匝线圈并联连接。
[0026] 电路结构：
[0027] 瞬变电磁发射机负载通常由线圈构成，具大感性、低回路电阻特点，发射磁矩正比 于线圈等效面积和发射电流。对于感性负载，电感量越大，关断延时越长，为了减小负载电 感量，地面瞬变电磁发射机负载通常由单匝大线圈构成，但在航空瞬变电磁和海洋瞬变电 磁领域，由于操作难度和环境的限制，通常不能布置像地面负载那样的单匝大线圈，而是以 多匝小线圈作为