【正文】 U23 TLP5211U24 TLP5211 U25 TLP5211 U26 TLP5211 U27 TLP5211U28 TLP5211 U29 TLP5211 U30 TLP5211 U31 TLP5211U32 TLP5211 U33 TLP5211 U34 TLP5211 U35 TLP52111 2 3 45678RP201 5111 2 3 45678RP202 5111 2 3 45678RP203 5111 2 3 45678RP204 5111234 5678RP205 1031234 5678RP206 1031234 5678RP207 1031234 5678RP208 103OP_5VGND GND GND GND+C0 C1 C2 C3GND GND GND GND+OP_5VOP_5VGND GND GND GND+OP_5VGND GND GND GND+C4 C5 C6 C7C8 C9 C10 C11C12 C13 C14 C15OC_IN0 OC_IN1 OC_IN2 OC_IN3OC_IN4 OC_IN5 OC_IN6 OC_IN7OC_IN8 OC_IN9 OC_IN10 OC_IN11OC_IN12 OC_IN13 OC_IN14 OC_IN15PIN38 PIN39 PIN42 PIN43 PIN44 PIN46 PIN49 PIN50 PIN51 PIN52 PIN53PIN54 PIN55 PIN58 PIN59 PIN60 PIN64 PIN65 PIN66 PIN67 PIN68 PIN69 PIN70 PIN71 PIN72PIN38PIN39PIN42PIN43PIN44PIN46PIN49PIN50PIN51PIN52PIN53PIN54PIN55PIN58PIN59PIN60PIN64PIN65PIN66PIN67PIN68PIN69PIN70PIN71PIN72A+5VCLK6 CLK7123456789101112131415161718192021222324252627282930P9 Header 15X2H12P2 P_Header 2CLK6CLK7+1Tp5 Test 1TP51Tp6 Test 1TP6TP5TP6GNDOC_IN8OC_IN9 OC_IN10 OC_IN11 OC_IN12 OC_IN13 OC_IN14 OC_IN15R604 103 R608 103 R609 103C324 103D612 LED0R613 101GNDVIN1VOUT3GND4U9NCP565D2T12電源FPGA電源和地精密5v電源ADC驅(qū)動(dòng)運(yùn)放18bitAD晶振FPGA出來的一些接口 27 圖 3 發(fā)射橋路主要電路圖 R11 51 R12 51R13 51 R14 51Q1 FQPF85N06Q2 FQPF85N06Q3FQPF85N06Q4 FQPF85N06Q11 FQPF85N06Q12 FQPF85N06Q13 FQPF85N06Q14 FQPF85N06R21 51 R22 51R23 51 R24 51PWM2PWM1PWM3 PWM4D1 D ZenerD2 D ZenerD3 D ZenerD4 D ZenerD11 D Zener D12 D ZenerD13 D ZenerD14 D ZenerGNDPWM11PWM13PWM12PWM14GNDVDDR10 1234P1+5VC1 C2 C3 C41234P0GND+12VVDDC21 C23 1 2P3+12VGNDVCC1COM4VB8HO7VS6LO5HIN2LIN3U12 IR2101SVCC1COM4VB8HO7VS6LO5HIN2LIN3U34 IR2101SGND+12V+12V+12VC24 C25 D21 1N4148 D22 1N4148D23 1N4148 D24 1N4148D211 1N4148D213 1N4148 D214 1N4148+12V1234567P2 Header 7C3 C4 Cap Cap Pol1+5V GND驅(qū)動(dòng)橋路GND 。 最后我要感謝我的父母，你們是我生活與學(xué)習(xí) 的 最堅(jiān)強(qiáng)的后盾。感謝學(xué)院的 所有 老師，感謝你們?cè)谖覍W(xué)業(yè)上的指導(dǎo)及生活上的幫助，你們的人格魅力和科研精神將會(huì)一直影響著我。 王忠 。本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)在于使用了兩個(gè)發(fā)射橋路并聯(lián)，國(guó)內(nèi)外研制出的瞬變電磁發(fā)射機(jī)都是使用單個(gè)發(fā)射橋路，發(fā)射功率及發(fā)射電流等參數(shù)有所局限，本設(shè)計(jì)考慮使用兩個(gè)發(fā)射橋路并聯(lián)，因此發(fā)射功率和發(fā)射電流都得到明顯提高。 圖 發(fā)射橋路 1關(guān)斷延遲時(shí)間波形圖 發(fā)射橋路 2 關(guān)斷波形如圖 所示，根據(jù)示波器波形可看出，關(guān)斷延遲時(shí)間小于 50us，滿足設(shè)計(jì)要求。 加拿大 Geonics 公司 PROTEM 瞬變電磁儀 TEM47HP 井下探水系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)如下： 電流波形：偶極性方波 基本頻率： 2 、 285Hz 發(fā)射線圈尺寸：面積 平方米的正方形線 圈 輸出電壓： 0— 12V 最大輸出電流： 10A 重量： 6 公斤 本設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)主要指標(biāo) 本設(shè)計(jì)主要指標(biāo)如下： 發(fā)射線圈尺寸：面積 平方米的正方形線圈 線圈 1 的電阻約為 ，線圈 2 的電阻約為 輸出電壓范圍： 0— 2V 輸出電流范圍： 0— 30A 重量： 2 公斤以下 儀器的整體調(diào)試 如下圖 所示，將 FPGA 控制電路和發(fā)射橋路中的電源模塊 17 分別與外接電源連接，用大功率電源給 MOSFET 供電，在發(fā)射線圈即可得到想要的脈沖發(fā)射電壓波形。近年來隨著軟關(guān)斷技術(shù)的發(fā)展，緩沖吸收電路有很多種，考慮到電路的實(shí)用性及設(shè)計(jì)的要求，本設(shè)計(jì)采用如圖 所示的充放電型 RCD 吸收電路。 圖 光電隔離電路主要原理圖 發(fā)射橋路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的發(fā)射橋路開關(guān)器件選用 MOSFET 器件 IRF3205， IRF3205 的通態(tài)電阻很小，因此在發(fā)射電流大時(shí)，不會(huì)有很大的電阻損耗， 工作效率較高， 不需要太大的散熱空間即可滿足散熱要求，只需要一般的散熱方式即可達(dá)到目的，這樣可以使得發(fā)射系統(tǒng)的體積減小并且工作可靠性得到提高。本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)芯片選擇美國(guó)國(guó)際整流器公司生產(chǎn)的 IR2102S，它是高速的 MOSFET 和IGBT 專用的集成驅(qū)動(dòng)電路。 圖 控制信號(hào)仿真波形圖 當(dāng) k[3]、 k[0]高電平時(shí)發(fā)射線圈中產(chǎn)生正脈沖，當(dāng) k[2]、 k[1]高電平時(shí)發(fā)射線圈中產(chǎn)生負(fù)脈沖， k[7..4]原理相同。 if kkk=3 then kkk=0。 when 2= k=1001。 圖 控制信號(hào)管腳分配圖 11 FPGA 主程序 基于 Quartus II 對(duì) FPGA 進(jìn)行編程，主要程序部分如下所示。 圖 驅(qū)動(dòng)電路主要原理圖 FPGA 控制信號(hào)軟件設(shè)計(jì) 該部分設(shè)計(jì)主要是對(duì) FPGA 進(jìn)行編程控制 ，產(chǎn)生控制功率管交替關(guān)斷導(dǎo)通的信號(hào)，軟件部分主要由兩個(gè)部分構(gòu)成：分頻部分和控制信號(hào)輸出部分。 圖 FPGA內(nèi)部電源主要電路圖 AD 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 該部分電路主要包括 18 位 AD 模塊 AD7982 和驅(qū)動(dòng)運(yùn)放部分。 第 4 章 本章介紹了國(guó)外瞬變電磁發(fā)射機(jī)的性能，并通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析本設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證本設(shè)計(jì)的可行性及可靠性。用 FPGA產(chǎn)生橋路控制信號(hào)，控制功率管交替閉合導(dǎo)通輸出信號(hào)，功率管由圖 中 S S S S4 代表， S1 和 S3 導(dǎo)通時(shí)輸出正脈沖， S2 和S4 導(dǎo)通時(shí)輸出負(fù)脈沖，在負(fù)載上可以獲得如圖 所示的幾種輸出電壓波形，我們選擇方式 1。因此，本設(shè)計(jì)希望能實(shí)現(xiàn)發(fā)射功率較大、關(guān)斷延遲時(shí)間較短、發(fā)射線圈面積較小、重量較輕等功能的便攜 5 式瞬變電磁發(fā)射機(jī)。 瞬變電磁發(fā)射機(jī)主要工作原理 一般情況下，發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率越大它的應(yīng)用范圍越廣，同時(shí)體積和重量也會(huì)越大，這使得瞬變電磁法的應(yīng)用又有了局限，因此，在滿足發(fā)射機(jī)功率的前提下減少發(fā)射機(jī) 的體積和重量一直是我們追求的目標(biāo)。隨著時(shí)間的變化，在二次電流向外傳播的過程 中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)被稱為二次磁場(chǎng)。 瞬變電磁法的探測(cè)原理如圖 所示， x 軸代表地面，地表接收線圈中的二次電磁場(chǎng)是由地下感應(yīng)出的渦流產(chǎn)生的，這個(gè)渦流同時(shí)向外和向下擴(kuò)散，形狀就像一個(gè)“煙圈”，因此瞬變電磁的工作原理又可以用“煙圈效應(yīng)”來形象地描述。 瞬變電磁法工作原理 瞬變電磁法（ Transient Electromagic Methods）是近年來發(fā)展最快的勘探方法之一，關(guān)于瞬變電磁法的相關(guān)應(yīng)用早在 30年代就被科學(xué)家提出， 50 年代開始才被應(yīng)用于資源勘探，在很多領(lǐng)域都取得了良好的應(yīng)用效果。 the bridge part mainly includes: driver module, photoelectric isolation module and bridge module posed of MOSFET devices. The basic work process is: the FPGA produces impulse control signal, and then through the ULN2803 driven amplifier, then the signal was sent to 6N137 photoelectric isolated module, after that the launch bridge road is driven by IR2102S, then we can get the pulse waveform from the coil at the output side of the bridge road . The experiments show that the control system of the design has perfect functions, the launch coil has small size, large launch current, short time delay for shutting off and other characteristics, it realizes the superposition of multiple bridge roads, it has high reliability and meets the design requirements, and it can well satisfy the needs of the field detections.