【正文】 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)。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，因此通過接收線圈對(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)。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)。因此，通過對(duì)瞬變電磁場(chǎng)隨時(shí)間變化規(guī)律的研究，我們就可以達(dá)到了解地下介質(zhì)參數(shù)的目的，這就是瞬變電磁法的工作原理。 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)。 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。 隨著現(xiàn)在的儀器變得越來越數(shù)字化和智能化，越來越多的問題可以用瞬變電磁法來解決，特別是近幾年來在地下水探測(cè)、地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域起到良好的作用，目前幾乎涉及了地球物理勘探的各個(gè)領(lǐng)域包括海洋和空 中，可見已成為重要的地球物理勘探方法之一。 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. Keywords: Transient electromagic method, superposition of bridge roads, portable, transmitter 目錄 第 1 章 緒論 ............................................ 1 本課題的研究背景及意義 .......................... 1 瞬變電磁法工作原理 .............................. 1 瞬變電磁發(fā)射機(jī)主要工作原理 ..................... 4 本論文研究?jī)?nèi)容 ................................. 6 第 2 章 FPGA 控制電路設(shè)計(jì) ............................... 7 電源電路設(shè)計(jì) ................................... 7 FPGA 內(nèi)部電源設(shè)計(jì) ............................... 8 AD 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) ................................. 8 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ................................... 9 FPGA 控制信號(hào)軟件設(shè)計(jì) ........................... 9 本章小結(jié) ...................................... 12 第 3 章 發(fā)射橋路設(shè)計(jì) ................................... 13 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) .................................. 13 光電隔離模塊設(shè)計(jì) .............................. 13 發(fā)射橋路設(shè)計(jì) .................................. 14 吸收電路設(shè)計(jì) .................................. 15 本章總結(jié) ...................................... 15 第 4 章 本設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 ....................... 16 加拿大 Geonics 公司 PROTEM 瞬變電磁儀 ........... 16 本設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)主要指標(biāo) .......................... 16 儀器的整體調(diào)試 ................................ 16 單個(gè)發(fā)射橋路實(shí)驗(yàn)結(jié)果 .......................... 17 橋路 1 與橋路 2 并聯(lián)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 .................... 18 發(fā)射橋路關(guān)斷沿波形 ............................ 19 本章小結(jié) ...................................... 20 總結(jié) .................................................. 21 參考文獻(xiàn) .............................................. 22 致謝 .................................................. 24 圖 1 外接電源電路圖 ................................... 25 圖 2 FPGA 控制電路原 理圖 ............................... 26 圖 3 發(fā)射橋路主要電路圖 ............................... 27 1 第 1 章 緒論 本課題的研究背景及意義 在瞬變電磁儀器研發(fā)方面， 1953年第一個(gè)專利被 Newmont勘探公司申請(qǐng)， 1962年科研工作者研制出了第一臺(tái)瞬變電磁儀器， 1972年 Lamontagne研制出了 UTEM－ 1型瞬變電磁儀器， 1974年 Crone公司推出 了偶極系統(tǒng)的商品儀器， 1977年 CSIRO研制出了 SIROTEM－ I型儀器 ,1980年 Geonics研制出了 EM－ 37型儀器等。 通過實(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。其中 FPGA控制部分包括：內(nèi)部電源部分、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分、控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路部分； H型橋路部分包括：驅(qū)動(dòng)電路部分、光電隔離電路部分、由 MOSFET管構(gòu)成的 H橋部分。目前幾乎涉及了地球物理勘探的各個(gè)領(lǐng)域包括海洋和空中，可見已成為重要的地球物理勘探方法之一。 便攜式瞬變電磁發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì) 中文摘要 瞬變電磁法（ Transient Electromagic Method ,TEM）是探測(cè)地下未知物體電性參數(shù)的重要方法之一。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，地下礦產(chǎn)資源變得越來越緊缺，越來越多的問題亟待解決，而隨著現(xiàn)在儀器變得越來越數(shù)字化和智能化，這些問題幾乎都可以用瞬變電磁法來解決，特別是近幾年來在地下水探測(cè)、地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域都發(fā)揮了很大的作用。 本設(shè)計(jì)主要分為兩個(gè)組成部分： FPGA控制部分和 H型橋路部分。基本工作過程是：由 FPGA產(chǎn)生脈沖控制信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過 ULN2803達(dá)林頓管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大，放大后的控制信號(hào)可以控制由 MOSFET構(gòu)成的 H型橋路，再通過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。 關(guān)鍵詞： 瞬變電磁法 , 橋路并聯(lián) , 便攜，發(fā)射機(jī) 外文摘要 Title Portable transient electromagic transmitter Abstract The Transient Electromagic Method(TEM) is one of the important ways used to detect the electrical parameters of the unknown underground objects. As the instruments bee digital, intelligent and the increasing of power, the TEM can solve more and more problems, it has a wide application prospect in mineral exploration, groundwater exploration, archaeology and geological survey, etc. In recent years it has a positive impact especially in groundwater exploration, soil salinity survey and so on. Now it almost involves all of the fields of geophysical exploration including the ocean and the air, it has bee one of the important geophysical exploration methods visibly. This design is mainly posed of two major ponents: FPGA control part and bridge section. Among them, the FPGA control part mainly includes: FPGA power supply module, AD module