【正文】 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。 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。 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。 if kkk=3 then kkk=0。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。近年來(lái)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 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。 王忠 。 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。更要 感謝 與 我朝夕相處的室友，感謝你們?cè)谒哪陙?lái)給予我的幫助與包容 ， 感謝你們陪伴我度過(guò)了無(wú)數(shù)最快樂的時(shí)光 ，和你們?cè)谝黄鸬幕貞浳矣肋h(yuǎn)不會(huì)忘記。 22 參考文獻(xiàn) [1] 林君 .電磁探測(cè)技術(shù)在工程與環(huán)境中的應(yīng)用現(xiàn)狀 [J].物探與化 探（ 2020） .6:111 [2] 王淑玲．基于浮點(diǎn)放大的瞬變電磁法接收機(jī)的研制 [D]．長(zhǎng)春：吉林大學(xué) .2020． [3] 劉麗萍．基于 DSP 的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研制 [D]．長(zhǎng)春：吉林大學(xué) .2020． [4] 嵇艷鞠，林君，程德福，于生寶 .ATEMⅡ 瞬變電磁儀數(shù)據(jù)處理軟件的研制與應(yīng)用 [J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào) (地球科學(xué)版 ).2020，33(2):242245 [5] 嵇艷鞠，林君，于生寶 。 圖 橋路 1發(fā)射電壓波形圖 18 圖 橋路 2發(fā)射電壓波形圖 橋路 1 與橋路 2 并聯(lián) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 當(dāng)發(fā)射系統(tǒng)使用兩個(gè)并聯(lián)橋路時(shí)，發(fā)射電壓波形如下圖 所示，根據(jù)示波器波形可以看出，兩個(gè)橋路很好地實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射電流的同步。 H 型橋路主要電路原理圖如圖 所示。 13 第 3 章 發(fā)射橋路設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)開關(guān)器件選擇 MOSFET 功率器件 IRF3205，使用MOSFET 設(shè)計(jì)電路的關(guān)鍵之一就是驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)， IRF3205 導(dǎo)通后，為了保證它始終保持在飽和狀態(tài)，甚至在瞬間過(guò)載時(shí)，也要保證它不退出飽和狀態(tài)，這就要求驅(qū)動(dòng)電路必須有足夠大的驅(qū)動(dòng)功率。 end case。 圖 分頻模塊原理圖 控制信號(hào)設(shè)計(jì) 由于本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)發(fā)射橋路并聯(lián)輸出以提高發(fā)射功率，為滿足兩個(gè)發(fā)射橋路的同步，可以使 FPGA 的控制信號(hào)輸出端同時(shí)接到兩個(gè)不同的 ULN2803 驅(qū)動(dòng)芯片，每一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)不同的 發(fā)射橋路，這樣可以在滿足兩個(gè)發(fā)射橋路并聯(lián)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)橋路控制信號(hào)的同步。該部分電路主要包括電源模塊和濾波 電路模塊，主要電路圖如圖 。大概工作過(guò)程是： 由FPGA產(chǎn)生脈沖控制信號(hào)，經(jīng)過(guò) ULN2803進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大，放大后的控制信號(hào)被送到由 MOSFET構(gòu)成的 H型發(fā)射橋路，再通過(guò) 6N137光電隔離模塊和 IR2102S驅(qū)動(dòng)電路的作用，在發(fā)射線圈中就可以得到想要的脈沖發(fā)射電流。二次場(chǎng)主要由地下良導(dǎo)電體中的二次電流感應(yīng)而來(lái)，因此通過(guò)接收線圈對(duì)二次場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集，以及后期對(duì)接收數(shù)據(jù)的處理，就可以知道地下介質(zhì)的物理參數(shù)。 瞬變電磁法是利用發(fā)射線圈向地下發(fā)射一次脈沖電流，這個(gè)電流能 夠在地下感應(yīng)出穩(wěn)定的磁場(chǎng)，當(dāng)脈沖發(fā)射電流關(guān)閉后，在地下介質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)渦流，渦流的大小和地下介質(zhì)導(dǎo)電性等參數(shù)有關(guān)。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以證明，本設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)的發(fā)射線圈尺寸較小面積僅為 ，發(fā)射電流較大可以達(dá)到 30A，關(guān)斷 延遲時(shí)間短可以小于 50微秒，并且實(shí)現(xiàn)了多個(gè)橋路的并聯(lián)疊加，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，地下礦產(chǎn)資源變得越來(lái)越緊缺，越來(lái)越多的問(wèn)題亟待解決，而隨著現(xiàn)在儀器變得越來(lái)越數(shù)字化和智能化，這些問(wèn)題幾乎都可以用瞬變電磁法來(lái)解決，特別是近幾年來(lái)在地下水探測(cè)、地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域都發(fā)揮了很大的作用。從 70年代開始，我國(guó)開始對(duì)瞬變電磁儀器的野外應(yīng)用進(jìn)行研究，在 80年代研制出WDC系列瞬變電磁儀， 90年代研制出 SD2型儀器， 2020年研制出ATEM－ II型瞬變電磁儀，并且都取得了良好的應(yīng)用效果。隨時(shí)間的變化，渦流的 分布將受到地下介質(zhì)參數(shù)的影響，因此可以用早期的二次電磁場(chǎng)分析淺層地下未知介質(zhì)參數(shù)，用晚期的二次電磁場(chǎng)分析深層地下未知介質(zhì)的參數(shù)。本設(shè)計(jì)采用由 MOSFET 構(gòu)成的 橋式發(fā)射電路，通過(guò)發(fā)射橋路的并聯(lián)疊加，可以在小發(fā)射線圈的前提下實(shí)現(xiàn)大功率發(fā)射，這樣就可解決上述矛盾。 6 圖 發(fā)射機(jī)主回路示意圖 圖 發(fā)射機(jī)幾種輸出電壓波形 本論文研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)共分為 4 章，其具體結(jié)構(gòu)主要安排如下： 第 1 章 緒論部分，主要介紹了本設(shè)計(jì)的研究背景和意義，瞬變電磁法工作原理以及本文的主要研究?jī)?nèi)容。AD7982 是一款 18 位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用單電源供電；驅(qū)動(dòng)模塊本設(shè)計(jì)選擇 ADA4941，它無(wú)需外接其他元件就能實(shí)現(xiàn)大于 2 的增益，同時(shí) 還具有低失真以及高信噪比（ SNR）等重要特性。該程序主要功能是產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)，控制 H 型橋路中的八個(gè)功率管交替導(dǎo)通，在輸出端的發(fā)射線圈中即可得到想要的脈沖發(fā)射電流。 end if。驅(qū)動(dòng)電路主要電路原理圖如圖 所示。 圖 吸收電路主要原理圖 圖中 D1 和 D11 采用超快恢復(fù)的二極管， DL1 采用大電流快恢復(fù)二極管，與 R31 和 C1 共同組成 RCD 緩沖吸收電路。 圖 發(fā)射橋路 2關(guān)斷延遲時(shí) 間波形圖 20 本章小結(jié) 本章主要對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，并與國(guó)外已有瞬變電磁發(fā)射機(jī)性能進(jìn)行比較，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知該設(shè)計(jì)滿足了設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出了發(fā)射線圈面積 平方米、最大發(fā)射電流 30A、關(guān)斷延遲時(shí)間小于 50um、可以多個(gè)發(fā)射橋路并聯(lián)疊加的瞬變電磁發(fā)射機(jī)。 王靜 .強(qiáng)場(chǎng)源 TEM測(cè)量?jī)x器和在大礦山接替資源勘探中的應(yīng)用研究 .地震地質(zhì) .2020年， 115122 [6] 王忠，嵇艷鞠 ,林君 ,于生寶 ,周國(guó)華 .全程瞬變電磁探測(cè)系統(tǒng)的淺層探測(cè)實(shí)驗(yàn)研究 .吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版） .35（增）： 9598 [7] 李俊唐，付志紅，蘇向豐，劉翔宇 .梯形脈沖瞬變電磁發(fā)射機(jī) .電測(cè)與儀表 .2020 年第 2 期 . 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