半航空电磁发射机系统研究

【类型】学位论文

【作者】侯国利 

【关键词】 半航空电磁发射机 CPLD IGBT桥路 电压电流检测

【摘要】半航空电磁法勘探仪器具有快速、灵活、高效等突出优点，并且能在山地、丘陵等复杂的地表环境执行地质勘探任务。尽管国外已有研制成功的半航空电磁勘探系统，并取得了一系列的研究成果，但我国在这一方向的研究还处于起步阶段。半航空电磁勘探系统由发射系统和接受系统组成。自80年代以来，半航空电磁法勘探领域从理论到实践都已经做出了大量的工作，在特殊地表环境下寻找金属矿，地下水、进行工程地质及汽油勘探方面，取得了较好的效果。它的理论方法及仪器在不断地改进和创新。设计一款可以特殊环境下进行地质勘探的半航空勘探系统显得越来越重要。本论文借鉴了现有的半航空电磁发射机的设计思路，结合数字电路的设计思想，设计了半航空电磁发射机的硬件设计，并进行了相关实验研究。本文以电磁法勘探理论为指导，分析了目前典型的并具有代表意义的电磁法仪器的特点，研究了国内外发射机研究现状和不足，并阐述了半航空发射机的发展趋势。本文提出了新的设计思路：采用CPLD和单片机为设计核心，整个系统分为控制电路、驱动电路、数据采集电路、电源电路等其它电路，绘制了PCB电路板，做了实验验证。针对发射机系统要求，提出了半航空电磁发射机的理论基础和相关技术指标，通过对功率器件工作条件分析，选取了IGBT晶闸管作为功率开关器件，选取光电耦合器作为隔离驱动电路和其它器件的核心部分。主控单元采用51单片机最小系统为核心，配合外围电路控制信号采集电路、驱动电路，实现驱动信号的产生、调节和显示。实现了信号采集电路单元采集驱动电路电压、电流等信号值。系统中给出了相关关键核心器件的技术要求，并给出了相关原理图和相关信号波形。由于半航空电磁发射机飞行过程中不能够直接观测发射电流的变化趋势，基于以上原因设计了信号采集单元。该单元首先经过检测信号电路，然后将桥路输出模拟信号转换为直流电平信号。控制单元硬件采用51单片机最小系统为核心，外围有时终芯片，AD转换芯片、EEPROM存储芯片。并应用模块化对电流模拟信号和时间点的采集、AD转化、记录、存储和时候显示的功能。本文最后设计了主电路IGBT驱动电路。同时，设计了IGBT驱动电路，包含采用光电耦合器隔离单片机主控电路，减少了强电对弱电电路的影响。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】成都理工大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】任家富

【读秀链接】读秀链接