便携式瞬变电磁发射机设计_毕业设计(编辑修改稿)

便携式瞬变电磁发射机设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

的时候，电路中的储能元件会承受很大的冲击，因此就有必要设计附加的能量吸收电路，提高电路的可靠性。 近年来随着软关断技术的发展，缓冲吸收电路有很多种，考虑到电路的实用性及设计的要求，本设计采用如图 所示的充放电型 RCD 吸收电路。 图 吸收电路主要原理图 图中 D1 和 D11 采用超快恢复的二极管， DL1 采用大电流快恢复二极管，与 R31 和 C1 共同组成 RCD 缓冲吸收电路。 本章总结 本章主要对瞬变电磁发射机的发射桥路进行设计，主要包括驱动电路、光电隔离电路、 H 桥路的设计，其中 H 桥的设计是关键，特别是缓冲吸收电路的设计，因为缓冲吸收电路设计的好坏直接影响发射波形的下降沿关断时间长短，而下降沿的延迟时间长短又会直接影响到瞬变电磁探测的精度。 16 第 4 章 本设计发射机实验结果分析 本章介绍了国外瞬变电磁发射机的主要性能指标，并且对本设计的发射机进行实验分析，通过结果验证系统的工作性能。 加拿大 Geonics 公司 PROTEM 瞬变电磁仪 TEM47HP 井下探水系统主要技术指标如下： 电流波形：偶极性方波 基本频率： 2 、 285Hz 发射线圈尺寸：面积 平方米的正方形线 圈 输出电压： 0— 12V 最大输出电流： 10A 重量： 6 公斤 本设计发射机主要指标 本设计主要指标如下： 发射线圈尺寸：面积 平方米的正方形线圈 线圈 1 的电阻约为 ，线圈 2 的电阻约为 输出电压范围： 0— 2V 输出电流范围： 0— 30A 重量： 2 公斤以下 仪器的整体调试 如下图 所示，将 FPGA 控制电路和发射桥路中的电源模块 17 分别与外接电源连接，用大功率电源给 MOSFET 供电，在发射线圈即可得到想要的脉冲发射电压波形。 图 本设计各部分电路板相连实物图 单个发射桥路实验结果 当发射系统只使用单个发射桥路时，发射波形如下图所示，指标满足设计要求。 图 桥路 1发射电压波形图 18 图 桥路 2发射电压波形图 桥路 1 与桥路 2 并联 实验结果 当发射系统使用两个并联桥路时，发射电压波形如下图 所示，根据示波器波形可以看出，两个桥路很好地实现了并联，实现了发射电流的同步。 图 两个桥路并联发射电压波形图 19 发射桥路关断沿波形 发射桥路 1 关断波形如图 所示，根据示波器波形可看出，关断延迟时间小于 50us，满足设计要求。 图 发射桥路 1关断延迟时间波形图 发射桥路 2 关断波形如图 所示，根据示波器波形可看出，关断延迟时间小于 50us，满足设计要求。 图 发射桥路 2关断延迟时 间波形图 20 本章小结 本章主要对该设计进行实验结果分析，并与国外已有瞬变电磁发射机性能进行比较，通过实验结果分析可知该设计满足了设计要求，设计出了发射线圈面积 平方米、最大发射电流 30A、关断延迟时间小于 50um、可以多个发射桥路并联叠加的瞬变电磁发射机。 21 总结 本文主要介绍了利用 FPGA 进行控制的瞬变电磁发射机，并完成了相应部分的电路设计。 设计的重点在于发射桥路的设计以及发射桥路的并联，因此发射桥路的功率器件选择、光电隔离及驱动电路设计、缓冲吸收电路设 计、控制信号的同步成为本设计的重点以及难点。 本设计的创新点在于使用了两个发射桥路并联，国内外研制出的瞬变电磁发射机都是使用单个发射桥路，发射功率及发射电流等参数有所局限，本设计考虑使用两个发射桥路并联，因此发射功率和发射电流都得到明显提高。 通过实验结果验证，本设计达到了设计的要求，设计出了发射线圈面积 平方米、最大发射电流 30A、关断延迟时间小于 50um、可以多个发射桥路并联叠加的瞬变电磁发射机。 22 参考文献 [1] 林君 .电磁探测技术在工程与环境中的应用现状 [J].物探与化 探（ 2020） .6:111 [2] 王淑玲．基于浮点放大的瞬变电磁法接收机的研制 [D]．长春：吉林大学 .2020． [3] 刘丽萍．基于 DSP 的瞬变电磁数据采集系统的研制 [D]．长春：吉林大学 .2020． [4] 嵇艳鞠，林君，程德福，于生宝 .ATEMⅡ 瞬变电磁仪数据处理软件的研制与应用 [J].吉林大学学报 (地球科学版 ).2020，33(2):242245 [5] 嵇艳鞠，林君，于生宝。 朱凯光。 王忠。 王静 .强场源 TEM测量仪器和在大矿山接替资源勘探中的应用研究 .地震地质 .2020年， 115122 [6] 王忠，嵇艳鞠 ,林君 ,于生宝 ,周国华 .全程瞬变电磁探测系统的浅层探测实验研究 .吉林大学学报（地球科学版） .35（增）： 9598 [7] 李俊唐，付志红，苏向丰，刘翔宇 .梯形脉冲瞬变电磁发射机 .电测与仪表 .2020 年第 2 期 . [8] 韩莉，童敏明，邓世建，张剑英，郭秀兰，徐楠 .瞬变电磁探测发射机的设计 .软件导刊 .第 10 卷第 8 期 . [9] 陈忠仁，董浩斌 .瞬变电磁法新型发射机的研制 .微型机与应用 .2020 年第 2 期 . [10] 周国华，林君，周逢道，王艳 .浅海底瞬变电磁探测 发射 23 系统研究 .电力电子技术 .第 40 卷第 5 期 . [11] 谭国贞，付志红，周雒维，罗强 .瞬变电磁发射机控制系统设计 .电测与仪表 .2020 年第 3 期 . [12] 康华光 .电子技术基础 — 模拟部分 [M].北京：高等教育出版社 .. [13] 康华光 .电子技术基础 — 数字部分 [M].北京：高等教育出版社 .. [14] 王兆安 ,黄俊 .电力电子技术 [M].北京：机械工业出版社 .2020 第 4 版 . [15] 周润景 ,图雅 ,张丽敏 .基于 Quartus Ⅱ的 FPGA/CPLD 数字系统设计实例 [M].北京：电子 工业出版社 .. [16] 史久贵 .基于 Altium Designer 的原理图与 PCB 设计 [M].北京：机械工业出版社 .. [17] 唐清善 ,邱宝良 .Protel DXP 高级实例教程 [M].北京：中国水利水电出版社 .. 24 致谢 值此论文即将完成之际， 我的大学生涯即将画上完美的句号，这不禁让我感叹时光如梭，也使 我更加 懂得 珍惜以后的时光。 首先，我要向我的毕业设计指导老师 段清明 教授表示衷心的感谢 以及崇高的敬意 ，本文从选题到完成都得到了 段 老师的悉心指导 与帮助，段老师的人格魅力和科研精神将会使我受益终身。 其次 ，我要向培养了我四年的学院表示崇高的敬意与真诚的感谢，没有学院就没有我 的 现在。 感谢学院的 所有 老师，感谢你们在我学业上的指导及生活上的帮助，你们的人格魅力和科研精神将会一直影响着我。 还要 感谢电气 5班的所有同学们，能够在这样一个温暖的集体里度过四年大学时光我很 欣慰 ，你们 的 友谊将是我一生的回忆。 更要 感谢 与 我朝夕相处的室友，感谢你们在四年来给予我的帮助与包容 ， 感谢你们陪伴我度过了无数最快乐的时光 ，和你们在一起的回忆我永远不会忘记。 也要感谢地质宫所有帮助过 我的师兄师姐，以及核磁组其他的老师，是你们的帮助让我能够顺利地完成毕业设计。 最后我要感谢我的父母，你们是我生活与学习 的 最坚强的后盾。 感谢你们多年来对我 的 养育教导以及给予我 的 充分信任 、 期望 与关爱 ， 你们辛苦了。 25 图 1 外接电源电路图 123VSS16RESET44041424344578910111213XTAL214VDD38XTAL115171819202122232425PSEN26ALE/PROG2728EA293031323334353637396U3 STC89C54RD+P2_5P2_6P2_7P0_4 P0_5 P0_6 P0_7 P1_0P1_1P1_2P1_3P1_4P1_5 P1_6 P1_7 P3_0 P3_1 P3_2 P3_3 P3_4 P3_5P2_0P2_1P2_2P2_3P2_4P0_0P0_1P0_2P0_3P4_0P4_2P4_3100KR9 Res21uFC1 Cap_1MCU_TXDMCU_RXD30pFC1130pFC1212345678910P2 Header 5X2MCU_TXDMCU_RXDMCU_TXDMCU_RXD 12RESETRESETMCUREM1ADJ2Vin3+Vin4GND9Vo18COM7Vo26Vo35U2 15W24S5D12DGND Vo1 Vo2 Vo3220uF/50VC21 2P1 P_Header 2VinVin+Vin+VinGND1IN3OUT2OUT4U4 1uFC5 Cap_11000uFC4DVCC Cap_11000uFC10Vo210mHL2 InductorVo310mHL3Vo110mHL1 InductorDVCC A+12V A12V470uFC16 Cap Pol1 470uFC21 Cap Pol11uFC6 Cap_11uFC13 Cap_11uFC7 Cap_11000uFC91uFC18 Cap_11uFC19 Cap_11uFC14 Cap_1470uFC17 Cap Pol1 470uFC22 Cap Pol1 Cap_1 Cap_1 Cap_1PowerD2 DiodeD1 Diode DVCCTest PointXTAL1XTAL2XTAL1XTAL21A+5V1DVCC11uFC451uFC461uFC471uFC48DVCCRO1RE2DE3DI4GND5A6B7VCC8U6 SN65HVD3082EDMCU_RXDMCU_TXDP3_4TVS1 TVS2 TVS347KR10ABBAAB10RR1110RR13BB ADS1 DS3DVCC2KR152KR17A+5V51_nRD51_nWRRS485ALEDVCCDVCC47KR24BAGND47KR12A2KR25GNDGNDGND GNDGNDGNDGNDGND。