【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我們知道，接收系統(tǒng)接收的信號是發(fā)射電流關斷后電流相對于時間的變化率。對于感性的發(fā)射線圈，在這里我們定義一個“過沖電壓”的概念，用符號U表示它的計算公式為：…………………………………()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的時候?qū)﹄娏鬟^沖削弱達到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)測試實驗，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)射機的發(fā)射電流指標能夠滿足課題要求指標，峰值電流達到2725A、基頻25Hz。20Ω功率電阻并聯(lián)到發(fā)射線圈兩端時，%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 直升機時間域航空電磁法是國內(nèi)外航空物探測量技術的重要研究方向之一。目前國外已有多家公司能夠生產(chǎn)相關的航空電磁勘察系統(tǒng)，而我國在這一領域還處于空白階段，鑒于直升機時間域航空電磁勘察系統(tǒng)是尋找地下水、良導金屬礦體以及地質(zhì)填圖等多種勘查任務的快速、有效的地質(zhì)勘查方法，有很好的應用前景，我國相關單位已經(jīng)開始著手研究直升機時間域航空電磁勘察系統(tǒng)。 本論文的研究在國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）重大項目——航空地球物理勘查技術系統(tǒng)子課題《吊艙式時間域直升機航空電磁勘查系統(tǒng)開發(fā)集成》的資助下，著重研究了以串聯(lián)諧振技術為基礎的半正弦電流發(fā)射機，在研究中采用了分析設計、仿真研究、實地測試相結(jié)合的方法，取得了一定的研究成果。 本論文的主要貢獻 本主要研究成果： （1）功率發(fā)射電路的設計實現(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的計算選擇相應的功率器件和發(fā)射線圈的設計、測試；完成了以單片機為控制核心時序發(fā)生電路，給出了相應的硬件電路設計原理圖和軟件流程圖；設計并實現(xiàn)了分立元件搭建的大功率晶閘管驅(qū)動電路，給出了相應的電路設計原理圖；將時序發(fā)生電路與驅(qū)動電路結(jié)合到一起做到PCB電路板上，通過示波器測試驅(qū)動電路輸出的驅(qū)動信號，驗證了該部分滿足發(fā)射電路的要求。 （2）峰值電流采集記錄以及過沖削弱的設計實現(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)換為相應的直流電壓模擬信號，設計完成了以單片機為核心的峰值電流突變采集記錄單元，實現(xiàn)了電流和時間點實時顯示，電流變化超過一定數(shù)值的自動記錄和存儲相應的電流峰值和時間點以及在實驗完成后顯示出電流的變化前后的值和時間點的功能，給出了相應的電路設計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，設計完成了過沖削弱電路，它是通過延時時序信號后控制雙向晶閘管導通，在電流將要過零時將一個功率電阻并聯(lián)到發(fā)射線圈兩端以消耗一定功率，達到削弱電流過沖的目的。 （3）室內(nèi)功能測試實驗 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)過相應的計算推導，最終確定發(fā)射機發(fā)射電流峰值達到2725A、基頻25Hz的指標，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)射機實物照片 展望本文主要研究串聯(lián)諧振式航空電磁法發(fā)射機的關鍵技術，在對大量技術資料的分析、總結(jié)的基礎上，通過大量的仿真實驗及硬件測試完成的。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的發(fā)展現(xiàn)狀和應用前景，并對國外一些商品化的航空電磁法系統(tǒng)的性能進行比較，明確本次設計的方向：設計并制作完成串聯(lián)諧振式航空電磁法發(fā)射機。此發(fā)射機具有發(fā)射大偶極峰值距的能力，在直升機時間域航空電磁勘察系統(tǒng)中有很廣闊的應用前景。尚需深入研究的幾個問題：（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致的連接處過熱的問題，過大的接觸電阻同時會導致峰值電流的下降，嚴重影響發(fā)射機的整體效率并會帶來一定的安全隱患。針對此問題，本文提出減少發(fā)熱點接觸電阻的方法，發(fā)熱點的確定靠TEK公司生產(chǎn)的熱像儀來實現(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，需要進一步研究電流過沖產(chǎn)生的機理，從根本上解決電流過沖問題，這個問題的提出是基于對諧振電路的理論分析得來的，因為理論上晶閘管電流過零時應該處于關斷的狀態(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間復合，這樣會產(chǎn)生反向回復電流，也就是發(fā)射線圈電流過零的時候會產(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器件的應用，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前端加設峰值檢測電路，并行高采樣率AD芯片的應用對于這個問題的解決是非常有效的。同時采用更大容量的EEPROM對于后續(xù)發(fā)射機的功能擴展是非常有利的。（5）由于本文是針對串聯(lián)諧振式航空電磁法的關鍵技術的研究，每一部分在設計的時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，所以需要對整個弱電系統(tǒng)電源進行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，包括信號傳輸時光耦隔離的應用，不同電壓等級的DC/DC變換的應用。參考文獻參考文獻[1] [J].地學前緣，1998，4：223230.[2] 王衛(wèi)平， 系統(tǒng)發(fā)展研究現(xiàn)狀及應用前景[J]. 地質(zhì)找礦論叢，2010,12:286291.[3] 滿延龍. 國外航空電磁法的發(fā)展現(xiàn)狀和我國現(xiàn)階段航電的發(fā)展[J].物探與化探. 1994（6）：174178.[4] 周錫華, 熊盛青, 張虹, [J]. ,31(16):564567.[5] 王世隆,林君,王言章,隨陽軼,孟慧,劉麗敏. 直升機式航空時間域電磁法全波收錄[J].吉林大學學報（工學版）.2011,41(3):776781.[6] 嵇艷鞠. 淺層高分辨率全程瞬變電磁系統(tǒng)中全程二次場提取技術研究[J]. 長春：吉林大學儀器科學與電氣工程學院，2004.[7] 孫炳海,王劍,李永東. 回饋式級聯(lián)型變頻器 PWM 整流控制及其諧波分析[J].,26(7):210215.[8] 譚國貞,付志紅,周雒維,羅強. 瞬變電磁發(fā)射機控制系統(tǒng)設計[J].,43(3):812.[9] 李軍鋒，[J].物探化探計算技術，2007，10：1720.[10] 張昌達. 航空時間域電磁法測量系統(tǒng):回顧與前瞻[J]. 工程地球物理學報. 2005（8）：265－273.[11] 雷棟,胡祥云,張素芳. 航空電磁法的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. （3）：40－44 .[12] [D].長春：吉林大學儀器科學與電氣工程學院，2009.[13] Ⅱ的改進型電磁法發(fā)射系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].長春：吉林大學儀器科學與電氣工程學院，2008.[14] [J]. 中國水運(理論版).2007,5(11):134136.[15] [J].(4):2529.[16] [J].,42(2):3638.[17] [J].2008，15（1）：109110.[18] 林飛，[M]..[19] 周淵深. 電力電子技術與MATLAB仿真[M]. .[20] 王利平,楊德州,賈春蓉,朱小紅. 一種新型穩(wěn)壓電源的研制[J].,43(11):4749.[21]吳俊娟,鄔偉揚,代明輝. 基于移相控制的串聯(lián)諧振變換器穩(wěn)態(tài)分析[J]. ,44(2):3436.[22] [J].2007，19（8）：190191.[23] 譚林林,黃學良,黃輝,鄒玉煒,李慧. 基于頻率控制的磁耦合共振式無線電力傳輸系統(tǒng)傳輸效率優(yōu)化控制[J]. 中國科學: ,41(7):913919.[24] Guimin Liu. 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