一种震源能量调节电路、控制方法及电子设备与流程

1.本技术涉及海洋地震勘探技术领域，尤其是一种震源能量调节电路、控制方法及电子设备。


背景技术：

2.在海洋地震勘探技术领域中，震源是进行海洋地震勘探必不可少的部分。震源一般由三部分组成：脉冲源、发射缆和发射头。其中脉冲源一般为高压电源，主要作用是通过高压电容器储存电能，再由放电开关通过发射缆将电容器储能释放到发射头，因此震源的激发能量即为电容器的储能。地震作业过程往往需要根据不同水深和地址条件等情况来调节震源激发能量的大小，从而达到所需要的勘探深度。
3.相关技术中，对震源激发能量的大小进行调节的方法包括：改变电容器容值对震源激发能量的大小进行调节或者改变电容器充电电压对震源激发能量的大小进行调节。但是，改变电容器容值对震源激发能量的大小进行调节的缺点在于，在调节过程中机械开关与电容器之间的不紧密接触会引起大电流烧蚀机械开关，同时能量调节时震源必须停机，造成使用不便；改变电容器充电电压对震源激发能量的大小进行调节的缺点在于：这种方法需要对高压电进行采样，电容器的高频脉冲充电电流激励的电磁干扰容易影响采样精度，同时采样信号的模数转换增加了电路的复杂性，容易将高压部分的复杂电磁信号干扰控制回路，产生输出能量不稳定，漏炮等现象。
4.因此，相关技术存在的上述技术问题亟待解决。


技术实现要素：

5.本技术旨在解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术实施例提供一种震源能量调节电路、控制方法及电子设备，能够更优地对震源能量进行调节。
6.根据本技术实施例一方面，提供一种震源能量调节电路，所述震源能量调节电路包括：
7.一级可调升压电路，用于将输入所述一级可调升压电路的交流电转换为中压交流电；
8.整流稳压电路，与所述一级可调升压电路的输出端连接，用于将所述一级可调升压电路的输出的中压交流电转换为中压直流电；
9.高频逆变电路，与所述整流稳压电路的输出端连接，用于将所述整流稳压电路输出的中压直流电转换为高频交流电；
10.二级谐振升压电路，与所述高频逆变电路的输出端连接，用于将所述高频逆变电路输出的高频交流电转换为高压高频交流电；
11.高压整流电路，与所述二级谐振升压电路的输出端连接，用于输出所述高压高频交流电。
12.进一步，所述一级可调升压电路包括工频可调变压器，所述工频可调变压器的输
出端口与整流稳压电路的输入端口连接。
13.进一步，所述整流稳压电路包括全桥整流电路。
14.进一步，所述高频逆变电路包括第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管和驱动电路，所述第一绝缘栅双极型晶体管的基极与所述驱动电路的第一输出极连接，所述第四绝缘栅双极型晶体管的基极与所述驱动电路的第二输出极连接，所述第二绝缘栅双极型晶体管的基极与所述驱动电路的第一输入极连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管的基极与所述驱动电路的第二输入极连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极与所述第四绝缘栅双极型晶体管的集电极连接，所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述第三绝缘栅双极型晶体管的集电极连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管的集电极与所述第四绝缘栅双极型晶体管的发射极连接。
15.进一步，所述二级谐振升压电路包括高频电容和高频变压器，所述高频电容的一端与所述高频变压器的输入端连接，所述高频电容的另一端与所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极连接。
16.进一步，所述高频变压器变比是固定的。
17.进一步，所述高压整流电路包括第五二极管、第六二极管、第七二极管和第八二极管，所述第五二极管的负极与所述第八二极管的正极连接，所述第五二极管的正极与所述第六二极管的正极连接，所述第六二极管的负极与所述第七二极管的正极连接，所述第七二极管的负极与所述第八二极管的负极连接。
18.进一步，所述震源能量调节电路还包括驱动电路，所述驱动电路用于驱动所述高频逆变电路。
19.根据本技术实施例一方面，提供一种震源能量调节电路的控制方法，应用于前面实施例所述的一种震源能量调节电路，所述方法包括：
20.线性调节所述一级可调升压电路的输出电压，改变所述高频逆变电路的输出电压；
21.线性调节所述二级谐振升压电路的输出电压，改变所述高压整流电路的输出电压，调节所述震源能量。
22.根据本技术实施例一方面，提供一种电子设备，包含前面实施例所述的一种震源能量调节电路。
23.本技术实施例的有益效果为：通过一级可调升压电路、整流稳压电路、高频逆变电路、二级谐振升压电路以及高压整流电路的连接构成整体电路，能够实现无需高压机械开关且无需对高压输出进行采样反馈就能对震源能量进行控制，电路结构相对简单。同时高频逆变电路工作在中压，高频开关、谐振电容、谐振变压器等工作电流相对于工作于常规市电电压等级的要小，器件发热小，能量效率高。
24.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本技术实施例提供的一种震源能量调节电路的电路连接示意图；
27.图2为本技术实施例提供的一种震源能量调节电路控制方法的流程图。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
29.本技术的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
31.图1为本技术实施例提供的一种震源能量调节电路的电路连接示意图，如图1所示，本技术实施例提供一种震源能量调节电路，所述震源能量调节电路包括：一级可调升压电路1，用于将输入所述一级可调升压电路1的交流电转换为中压交流电；整流稳压电路2，与所述一级可调升压电路1的输出端连接，用于将所述一级可调升压电路1的输出的中压交流电转换为中压直流电；高频逆变电路3，与所述整流稳压电路2的输出端连接，用于将所述整流稳压电路2输出的中压直流电转换为高频交流电；二级谐振升压电路4，与所述高频逆变电路3的输出端连接，用于将所述高频逆变电路3输出的高频交流电转换为高压高频交流电；高压整流电路5，与所述二级谐振升压电路4的输出端连接，用于输出所述高压高频交流电。
32.由图1可知，所述一级可调升压电路1包括工频可调变压器t1，所述工频可调变压器的输出端口与整流稳压电路的输入端口连接。并且，一级可调升压电路1采用的工频可调变压器t1的输入电为220v交流电，输出为220v至600v交流，因此输出电压连续可调。
33.由图1可知，所述整流稳压电路2包括第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4和电解电容c1，所述第一二极管d1的负极与所述第四二极管d4的正极连接，所述第一二极管d1的正极与所述第二二极管d2的正极连接，所述第二二极管d2的负极与所述第三二极管d3的正极连接，所述第三二极管d3的负极与所述第四二极管d4的负极连
接，所述电解电容c1的一端与所述第二二极管d2的正极连接，所述电解电容c1的另一端与所述第三二极管d3的负极连接。整流稳压电路2包括全桥整流模块和电解电容c1，输出稳定的600v中压直流。其中，全桥整流模块包括第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4，耐压1600v，最大工作电流50a，电解电容c1为4个450v/680μf的电解电容，使其耐压达到900v，等效电容值为680μf。
34.由图1可知，所述高频逆变电路3包括第一绝缘栅双极型晶体管q1、第二绝缘栅双极型晶体管q2、第三绝缘栅双极型晶体管q3、第四绝缘栅双极型晶体管q4和驱动电路dc，所述第一绝缘栅双极型晶体管q1的基极与所述驱动电路dc的第一输出极连接，所述第四绝缘栅双极型晶体管q4的基极与所述驱动电路dc的第二输出极连接，所述第二绝缘栅双极型晶体管q2的基极与所述驱动电路dc的第一输入极连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管q3的基极与所述驱动电路dc的第二输入极连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管q1的发射极与所述第二绝缘栅双极型晶体管q2的集电极连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管q1的集电极与所述第四绝缘栅双极型晶体管q4的集电极连接，所述第二绝缘栅双极型晶体管q2的发射极与所述第三绝缘栅双极型晶体管q3的集电极连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管q3的集电极与所述第四绝缘栅双极型晶体管q4的发射极连接。高频逆变电路3的作用是将中压直流逆变至高频交流。其中绝缘栅双极型晶体管采用ikq75n120ch3型号，其额定电压为1200v，额定电流75a，工作频率20-100khz。驱动电路dc采用驱动芯片1ed020i12f2，该芯片可以实现弱电和强电隔离，并具有短路保护功能。
35.由图1可知，所述二级谐振升压电路4包括高频电容c2和高频变压器t2，所述高频电容c2的一端与所述高频变压器t2的输入端连接，所述高频电容c2的另一端与所述第一绝缘栅双极型晶体管q1的发射极连接。二级谐振升压电路的作用是将高频交流经升压至高压交流。其中，高频电容c2采用3个1uf/1200v的cbb电容并联，cbb电容的高频特性较好。高频变压器t2磁芯根据ap法计算选取，型号为uyf20，变比为1：3.5，变压器源边与高频电容c2构成串联谐振。
36.特别地，所述高频变压器t2变比是固定的。
37.由图1可知，所述高压整流电路5包括全桥整流电路，具体可以包括：第五二极管d5、第六二极管d6、第七二极管d7和第八二极管d8，所述第五二极管d5的负极与所述第八二极管d8的正极连接，所述第五二极管d5的正极与所述第六二极管d6的正极连接，所述第六二极管d6的负极与所述第七二极管d7的正极连接，所述第七二极管d7的负极与所述第八二极管d8的负极连接。高压交流能够在整流后输出2100v的高压直流，给震源储能电容器充电。二极管d5～d8采用高压二极管esjw04，其额定电压为4kv，额定电流为3.5a。
38.需要说明的是，图1所示的电路结构是实现本技术一种震源能量调节电路的其中一种电路结构，其他合理的不同形式的电路结构变化(例如输入输出极性的转换、非必要元件的增加或减少)均在本技术的保护范围内。
39.需要说明的是，所述震源能量调节电路还包括驱动电路，所述驱动电路用于驱动所述高频逆变电路。
40.本技术实施例通过一级可调升压电路、整流稳压电路、高频逆变电路、二级谐振升压电路以及高压整流电路的连接构成整体电路，能够实现无需高压机械开关且无需对高压输出进行采样反馈就能对震源能量进行控制，电路结构相对简单。同时高频逆变电路工作
在中压，高频开关、谐振电容、谐振变压器等工作电流相对于工作于常规市电电压等级的要小，器件发热小，能量效率高。
41.图2为本技术实施例提供的一种震源能量调节电路控制方法的流程图，如图2所示，本技术实施例提供了一种震源能量调节电路控制方法，能够应用于上述震源能量调节电路，所述方法包括：s201、线性调节所述一级可调升压电路的输出电压，改变所述高频逆变电路的输出电压；s202、线性调节所述二级谐振升压电路的输出电压，改变所述高压整流电路的输出电压；s203、调节所述震源能量。
42.本技术实施例通过调节一级升压电路输出电压实现震源能量的连续可调，因此，本技术实施例提供的一种震源能量调节电路控制方法不仅无需高压机械开关，而且无需对高压输出进行采样反馈就可以进行震源能量的调节与控制，电路结构相对简单，控制电路与高压电路无直接连接，干扰小。同时高频逆变工作在中压，高频开关、谐振电容、谐振变压器等工作电流相对于工作于常规市电电压等级的要小，器件发热小，能量效率高。
43.本技术还提供了一种电子设备，包含本技术实施例提供的一种震源能量调节电路。
44.在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本技术的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
45.此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本技术，但应当理解的是，除非另有相反说明，功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本技术是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本技术。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本技术的范围，本技术的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
46.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
47.在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或
者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
48.尽管已经示出和描述了本技术的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由权利要求及其等同物限定。
49.以上，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。