改进型瞬变电磁发射机的研制-信号与信息处理专业论文.docxVIP

- - I - 万方数据 中文摘要 摘 要 讨论了瞬变电磁法的基本原理与过程。一次场信号的特点是幅值较大，但衰减迅 速；二次场信号总体幅值很小，但随时间变化很缓慢。响应信号早期为一次场和二次 场叠加信号，很短时间后变为纯二次场信号。根据瞬变电磁“烟圈理论”，早期二次 场信号幅度大、衰减快，主要携带地下浅层地质信息；晚期二次场信号弱、衰减慢， 反应的是地下深层地质信息。 依据基本原理，给出了瞬变电磁探测流程框图，指出探测系统主要有发射机、接 收机、发射线圈、接收线圈、同步装置、数据采集软件和反演软件组成。介绍了常见 瞬变电磁发射波形，给出了理想阶跃波、梯形阶跃波和半周期正弦波的幅频特性图， 指出发射电流波形应尽量逼近理想阶跃波。鉴于实际发射波形总存在关断延时，文中 分析了关断延时的影响，指出发射波形下降沿应尽量缩短，以减少早期地质信息的丢 失。 依据电感电流与电压的微分关系式，要想得到短关断延时的发射电流就必须在关 断期间对电感性发射线圈进行高压钳位。高压钳位电路就成为了发射机的技术核心， 它的性能优劣直接关系到发射电流的质量。如何改造全桥电路实现可靠的恒压钳位就 成为了本文研究的重点。第二章结尾设计了全新的全桥电路，第三章开头首次提出了 反激拓扑恒压钳位电路，该电路性能优秀、结构简单、参数容易计算以及功耗低，是 理想的瞬变电磁钳位电路。为了便于比较，文中详细介绍了其它几种钳位电路。 为了提高大功率发射机的可靠性，第四章设计了具备多种保护能力的发射机保护 系统。能够实现过温保护、过流保护、过压保护、上电保护和失效保护等多种硬件保 护，大大提高了发射机的实用性和安全性。 文中结尾部分给出了新型发射机详细技术参数，并与国内外十四种型号的发射机 进行了性能对比，结果显示新研制的 3kW 发射机达到了同类设备的中上等水平。同 时还叙述了实地煤矿探水实验，描述了现场解决一个技术难题的过程，实验结果表明 新研制瞬变电磁发射机达到了设计指标、完全符合瞬变电磁探测发射机实用要求。 关键词： 瞬变电磁发射机; 反激; 箝位电路; 保护电路. - - II - 万方数据 英文摘要 Abstract The basic principles and process of the transient electromagnetic method are discussed firstly. The primary field signal has large amplitude and rapid decay rate; the secondary field signal has small amplitude, but changes very slowly over time. The primary field signal superimposes the secondary field signal in early period of the response signal. After a very short time, the response signal contains the secondary field signal only. According to the smoke ring theory, secondary field signal has large amplitude, fast decay rate in the early period, mainly carries shallow underground geological information. In the late period, secondary field signal is weak, decays slowly, and carries deep underground geological information. According to the basic TEM principle, the block diagram of the transient electromagnetic probing process is proposed. The transient electromagnetic detection system is made up with transmitter, receiver, transmitter coil, receiver coil, synchronization device, data collection software and inversion software. Four common TEM transmitter waveforms are des