本文關鍵詞：Low-Tc SQUID瞬變電磁系統(tǒng)的大功率發(fā)射機關鍵技術研究

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【摘要】：隨著礦產資源不斷地被開采,近地表500m的礦產已經枯竭,在地下第二深度空間(地下500m~2000m)探尋礦產資源是解決資源短缺的重要途徑之一,瞬變電磁法(TEM)是一種被廣泛認可的物探方法。但在實際探測中,由于空心線圈帶寬和靈敏度的限制,TEM無法探測到800m以上的深度,而超導量子干涉儀(SQUID)具有噪聲低、靈敏度高、頻帶寬等特點,可代替線圈實現(xiàn)深度勘探。論文針對電流尖峰和下降沿過快導致SQUID失鎖等問題,研制了適用于Low-Tc SQUID瞬變電磁系統(tǒng)的大功率發(fā)射機,解決了大功率發(fā)射、尖峰抑制和慢關斷等技術難題。主要工作內容如下:1.為確定大功率發(fā)射系統(tǒng)的主要技術指標,基于瞬變電磁中心回線工作方式的磁場計算公式,計算了層狀低阻模型的磁場響應,以及發(fā)射磁矩、磁場最小分辨率與勘探深度的關系曲線,討論了不同發(fā)射磁矩時磁場變化率對SQUID失鎖的影響;2.為滿足百安培的發(fā)射電流要求,基于智能功率模塊IPM和24位高精度A/D,設計了大功率發(fā)射橋路和電流下降沿采集電路,采用SPI和DMA技術實現(xiàn)數據的高速傳輸;通過控制GPS波特率和輸出時間序列個數,解決了采集電流時間與讀取GPS信息時間沖突的問題;3.為解決電流尖峰引起SQUID失鎖的問題,分析了電流尖峰產生的機理,借鑒了傳統(tǒng)吸收電路的優(yōu)點,根據吸收電容的特性,設計了RC與多C級聯(lián)的尖峰抑制電路,實現(xiàn)了輸出高質量發(fā)射電流波形,有效地抑制了電流尖峰;4.為使中心回線的磁場變化率滿足SQUID的擺率要求,采用ARM處理器控制PWM波形,延時關閉發(fā)射橋路的下橋臂;結合TVS低壓鉗位技術,設計了慢關斷電路,實現(xiàn)了延長發(fā)射電流下降時間和降低電流下降沿斜率;5.通過室內測試,測試了發(fā)射機輸出波形以及主要技術指標,采用SQUID瞬變電磁發(fā)射和接收系統(tǒng),在上海橫沙島開展野外測試,發(fā)射系統(tǒng)可以10小時穩(wěn)定工作,實現(xiàn)了輸出100A的電流,獲得了尖峰小的電流波形,延長了發(fā)射電流下降時間,最終初步解決了SQUID失鎖問題。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P631.325

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本文編號：1159363