【正文】 形其次，分析過沖削弱電路對過沖電流的削弱能力，由瞬變電磁探測原理的知識(shí)我們知道，接收系統(tǒng)接收的信號(hào)是發(fā)射電流關(guān)斷后電流相對于時(shí)間的變化率。對于感性的發(fā)射線圈，在這里我們定義一個(gè)“過沖電壓”的概念，用符號(hào)U表示它的計(jì)算公式為：…………………………………()式中L為發(fā)射線圈電感，為發(fā)射線圈電流相對于時(shí)間的變化率，由于發(fā)射線圈電感不變，所以過沖電壓與發(fā)射線圈電流相對于時(shí)間的變化率成正比，本文將以過沖電壓減少的程度來分析電流過沖削弱單元的性能。 電流過沖波形圖。將L=290μH、Δi=、Δt=，得過沖電壓U=。過沖削弱單元開通后，功率電阻與發(fā)射線圈并聯(lián)，功率電阻的電壓波形即為發(fā)射線圈的電壓波形。，圖中顯示發(fā)射線圈的過沖電壓為300V。，圖中顯示發(fā)射線圈的過沖電壓為75V。最后，分析過沖削弱電路對發(fā)射電流過沖的抑制能力，從上面的分析我們得出：過沖削弱電阻為50Ω的時(shí)候?qū)﹄娏鬟^沖削弱達(dá)到19%，%，從過沖削弱功率電阻的電壓波形我們也可以看出20Ω功率電阻并聯(lián)到發(fā)射線圈兩端對電流過沖的削弱是比較明顯的。本章主要完成了室內(nèi)測試實(shí)驗(yàn)，包括介紹發(fā)射電流波形的測試分析、過沖削弱電路的功能測試和分析。通過對測試結(jié)果的分析，發(fā)射機(jī)的發(fā)射電流指標(biāo)能夠滿足課題要求指標(biāo)，峰值電流達(dá)到2725A、基頻25Hz。20Ω功率電阻并聯(lián)到發(fā)射線圈兩端時(shí)，%的過沖電流，效果比較理想。第5章 全文總結(jié)及未來展望第5章 全文總結(jié)及未來展望 概述 直升機(jī)時(shí)間域航空電磁法是國內(nèi)外航空物探測量技術(shù)的重要研究方向之一。目前國外已有多家公司能夠生產(chǎn)相關(guān)的航空電磁勘察系統(tǒng)，而我國在這一領(lǐng)域還處于空白階段，鑒于直升機(jī)時(shí)間域航空電磁勘察系統(tǒng)是尋找地下水、良導(dǎo)金屬礦體以及地質(zhì)填圖等多種勘查任務(wù)的快速、有效的地質(zhì)勘查方法，有很好的應(yīng)用前景，我國相關(guān)單位已經(jīng)開始著手研究直升機(jī)時(shí)間域航空電磁勘察系統(tǒng)。 本論文的研究在國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）重大項(xiàng)目——航空地球物理勘查技術(shù)系統(tǒng)子課題《吊艙式時(shí)間域直升機(jī)航空電磁勘查系統(tǒng)開發(fā)集成》的資助下，著重研究了以串聯(lián)諧振技術(shù)為基礎(chǔ)的半正弦電流發(fā)射機(jī)，在研究中采用了分析設(shè)計(jì)、仿真研究、實(shí)地測試相結(jié)合的方法，取得了一定的研究成果。 本論文的主要貢獻(xiàn) 本主要研究成果： （1）功率發(fā)射電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 通過選取合理的功率發(fā)射電路方案，確定了串聯(lián)諧振方式的半正弦電流發(fā)射電路，給出了電路的結(jié)構(gòu)原理并分析了電路的工作過程，通過對課題要求指標(biāo)的計(jì)算選擇相應(yīng)的功率器件和發(fā)射線圈的設(shè)計(jì)、測試；完成了以單片機(jī)為控制核心時(shí)序發(fā)生電路，給出了相應(yīng)的硬件電路設(shè)計(jì)原理圖和軟件流程圖；設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了分立元件搭建的大功率晶閘管驅(qū)動(dòng)電路，給出了相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)原理圖；將時(shí)序發(fā)生電路與驅(qū)動(dòng)電路結(jié)合到一起做到PCB電路板上，通過示波器測試驅(qū)動(dòng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驗(yàn)證了該部分滿足發(fā)射電路的要求。 （2）峰值電流采集記錄以及過沖削弱的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 針對飛行過程中無法直接觀測發(fā)射電流峰值的變化，采用峰值檢測電路將峰值電流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的直流電壓模擬信號(hào)，設(shè)計(jì)完成了以單片機(jī)為核心的峰值電流突變采集記錄單元，實(shí)現(xiàn)了電流和時(shí)間點(diǎn)實(shí)時(shí)顯示，電流變化超過一定數(shù)值的自動(dòng)記錄和存儲(chǔ)相應(yīng)的電流峰值和時(shí)間點(diǎn)以及在實(shí)驗(yàn)完成后顯示出電流的變化前后的值和時(shí)間點(diǎn)的功能，給出了相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)原理圖和軟件程序流程圖。針對電流過沖對后續(xù)數(shù)據(jù)處理帶來的不利影響，設(shè)計(jì)完成了過沖削弱電路，它是通過延時(shí)時(shí)序信號(hào)后控制雙向晶閘管導(dǎo)通，在電流將要過零時(shí)將一個(gè)功率電阻并聯(lián)到發(fā)射線圈兩端以消耗一定功率，達(dá)到削弱電流過沖的目的。 （3）室內(nèi)功能測試實(shí)驗(yàn) 最后，通過測量電流互感器輸出波形、線圈兩端電壓波形以及過沖削弱功率電阻波形并經(jīng)過相應(yīng)的計(jì)算推導(dǎo)，最終確定發(fā)射機(jī)發(fā)射電流峰值達(dá)到2725A、基頻25Hz的指標(biāo)，并能夠完成電流峰值突變采集記錄和電流過沖的削弱等附加的功能，%。 發(fā)射機(jī)實(shí)物照片 展望本文主要研究串聯(lián)諧振式航空電磁法發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，在對大量技術(shù)資料的分析、總結(jié)的基礎(chǔ)上，通過大量的仿真實(shí)驗(yàn)及硬件測試完成的。從航空電磁法的原理入手，介紹了國內(nèi)外航空電磁法探測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景，并對國外一些商品化的航空電磁法系統(tǒng)的性能進(jìn)行比較，明確本次設(shè)計(jì)的方向：設(shè)計(jì)并制作完成串聯(lián)諧振式航空電磁法發(fā)射機(jī)。此發(fā)射機(jī)具有發(fā)射大偶極峰值距的能力，在直升機(jī)時(shí)間域航空電磁勘察系統(tǒng)中有很廣闊的應(yīng)用前景。尚需深入研究的幾個(gè)問題：（1），由于線圈結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定，線圈電感值也隨之確定，只能通過改變串聯(lián)支路電容的值來減少電流脈沖寬度。（2）電路結(jié)構(gòu)的需要進(jìn)一步優(yōu)化，其中比較突出的問題是功率回路的接觸電阻過大導(dǎo)致的連接處過熱的問題，過大的接觸電阻同時(shí)會(huì)導(dǎo)致峰值電流的下降，嚴(yán)重影響發(fā)射機(jī)的整體效率并會(huì)帶來一定的安全隱患。針對此問題，本文提出減少發(fā)熱點(diǎn)接觸電阻的方法，發(fā)熱點(diǎn)的確定靠TEK公司生產(chǎn)的熱像儀來實(shí)現(xiàn)。（3）由于本文中的過沖削弱電路并不能完全消除電流過沖，需要進(jìn)一步研究電流過沖產(chǎn)生的機(jī)理，從根本上解決電流過沖問題，這個(gè)問題的提出是基于對諧振電路的理論分析得來的，因?yàn)槔碚撋暇чl管電流過零時(shí)應(yīng)該處于關(guān)斷的狀態(tài)，而由于晶閘管在反向截止的過程中，空穴載流子需要一定的時(shí)間復(fù)合，這樣會(huì)產(chǎn)生反向回復(fù)電流，也就是發(fā)射線圈電流過零的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一定過沖電流。針對此問題，本文提出兩種嘗試方案，一是給大功率晶閘管加裝吸收電路，以達(dá)到減小反向電流的目的，二是過沖削弱部分電路嘗試其它類型的開關(guān)器件的應(yīng)用，比如IGBT。（4）峰值電流采集功能有待提高，由于前文所介紹峰值電流采集電路采用串行AD芯片而且采樣率比較低，所以必須在AD前端加設(shè)峰值檢測電路，并行高采樣率AD芯片的應(yīng)用對于這個(gè)問題的解決是非常有效的。同時(shí)采用更大容量的EEPROM對于后續(xù)發(fā)射機(jī)的功能擴(kuò)展是非常有利的。（5）由于本文是針對串聯(lián)諧振式航空電磁法的關(guān)鍵技術(shù)的研究，每一部分在設(shè)計(jì)的時(shí)候均采用各自的電源，這樣在電源效率方面就不那么令人滿意，所以需要對整個(gè)弱電系統(tǒng)電源進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，包括信號(hào)傳輸時(shí)光耦隔離的應(yīng)用，不同電壓等級(jí)的DC/DC變換的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1] 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