功率自适应的多功能TEM发射机系统的设计与实现

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针对现有的瞬变电磁探测发射机不能同时适用于浅层探测和深层探测的问题,以及瞬变电磁探测系统进行地质勘探的周期长,工作效率低等问题,本文设计实现了一套功率自适应的、大发射电流、短关断时间的瞬变电磁发射机系统。通过分析研究瞬变电磁探测原理及技术,给出本文所设计的瞬变电磁发射机系统的相关性能参数,从硬件系统方向考虑,设计出高性能的数字化发射机系统电路,以达到提高发射电流,减低发射信号的关断时间的目的;通过对一次场及二次场信号特点的研究,综合分析常用的信号去噪方法,选择基于小波包的信号去噪方式,并设计出基于奈曼-皮尔逊准则的信号检测模型通过分析错误判决概率和正确判决概率之间的关系对检测系统进行性能测试。概括起来本文完成的主要工作包括:  首先,本文分析了瞬变电磁探测的特性和瞬变电磁发射系统的基本原理,在此基础上构建了一套完整的瞬变电磁发射机系统框架,并对系统中涉及到的关键技术进行了深入的研究。  其次,为了能够发射具有短关断时间的大电流信号,本文从硬件电路着手,重点分析了H-bridge及其驱动电路的工作原理,从而设计了利用IR2110构成的驱动电路,并采用大功率MOSFET构成了大功率逆变桥电路,有效地降低了发射信号的关断时间延时,明显地提高了发射机发射电流值。  再次,针对目前已有的发射机不能对检测信号的有效性进行判断的缺点,本文分析了检测线圈的等效电路,并对阻尼系数和阻尼电阻的关系进行了研究,从而找出了阻尼系数对检测线圈工作特性和瞬变电磁信号的影响规律,为解决信号有效性的检测提供了实现方法。  最后,为了对发射功率进行相应的调整,本文分析了常用的信号去噪方法,根据二次场信号特点选择基于小波包的信号去噪方式,有效地去除了天电、地磁的干扰信号;并根据二次场成指数衰减的特点,选择基于奈曼-皮尔逊准则的信号检测方法对信号进行粗略的初步检测,通过分析检测系统的错误判决概率和正确判决概率的关系验证了检测系统的有效性;接着通过检测电路的检测结果自适应地调整发射功率。  本文所设计的瞬变电磁发射机能够发射短关断时间延时的大电流信号,使其即能探测浅层地质,又能探测深层地质;且设计了信号检测电路,实现了自适应调节发射功率,延长了电源使用时间,提高了工作效率。
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