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时间域航空电磁法发射电流过冲抑制及电源设计

韩冰  
【摘要】:近年来,伴随着经济的发展,矿产资源在我国的地位越来越重要。我国幅员辽阔,地形构造复杂,森林、湖泊、沼泽和沙漠等地占有很大比重,其中蕴藏着丰富的矿产资源,但是地面的物探设备无法对这些地区进行有效的探测。 时间域航空电磁法是以飞行器为运载工具的地质物探方法,其中以直升机为运载工具的探测方法具有迅速、灵便等特点,广泛应用于探测复杂地形的探测任务当中。时间域航空电磁法系统由发射系统和接收系统组成,本文研究的是发射系统中的两个关键技术问题:发射电流过冲抑制技术和升压开关电源技术。 本文首先介绍了时间域航空电磁法发射系统的技术指标,分析了发射系统的工作原理,给出了发射系统整体框图,提出本文所解决的关键技术问题。 分析了发射电流过冲振荡产生的原理和危害,介绍了加速电阻去过冲方法。提出设计新型去过冲方法的思路,在分析二阶电路工作特性的基础上,提出新型的去过冲电路设计方案,对设计的新型去过冲电路进行了详细的理论计算,并进行了计算机仿真,最终确定了具体的参数取值。结合所设计的去过冲电路设计了去过冲系统,给出去过冲系统整体框图,对双限比较器、驱动信号单片机编程进行了论述。 基于时间域航空电磁法探测系统对电源纹波噪声的严格要求,设计了基于VICOR电源模块的升压开关电源系统。介绍了电源模块的技术指标,提出七块电源模块输入并联输出串联的设计方案。首先对单路电源模块进行了设计,分别设计了模块输入前端EMI滤波电路、电源模块外围电路、模块输出端纹波抑制电路,在此基础上设计出整套升压开关电源系统。 在上述两个关键技术设计完成之后,进行了实验室测试。对加入本文设计的去过冲电路的发射机发射电流进行了测试,与未加去过冲电路的发射电流过冲振荡和加速电阻去过冲方法进行了对比,结果显示电流过冲得到了有效的抑制,验证了理论设计的正确性和可行性。对单路电源模块进行实验测试,对输出电压、纹波噪声进行了示波器观测,通过测量输入输出电压和输入输出电流计算了工作效率。在单路电源模块实验成功的基础上,对整套电源系统进行了实验测试,测试了最大输出电压波形、不同负载下的输出纹波噪声波形,计算了工作效率,测试结果与预期效果相符,验证了设计的正确性和可行性。最后,通过理论分析和对实际测试结果的分析,提出了几点建议。


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