基於fpga的多功能電法發射的製造方法
2023-07-19 18:14:01
基於fpga的多功能電法發射的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於FPGA的多功能電法發射機。是由系統電源連接控制板，功能開關經控制板和H橋路與發射線圈連接，發射電源與H橋路2連接，能量吸收經H橋路與電流採集連接構成。實現了三種發射機於一體，原本要三臺發射儀器才能完成的變為一臺儀器就可實現，應用更加方便，重量約為10千克，適合於各種地形，工作模式可選，波形的頻率和佔空比都可調，與現有的發射機相比，無論是重量還是體積都極大的減小了。節省了人力、物力和時間，並且減小電流關斷時間。發射機的工作模式通過八位功能開關進行切換，並且可以通過開關對FPGA進行頻率和佔空比的選擇，在發射線圈上產生需要的發射電流，並通過電流互感器對發射電流實時採集。
【專利說明】基於FPGA的多功能電法發射機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電法發射機，尤其是基於FPGA的瞬變電磁發射機、雙頻激電發射機及滲流場發射機的多功能電法發射機。
【背景技術】
[0002]隨著儀器的數位化、智能化以及功率的增大，瞬變電磁法、雙頻激電法及滲流場法可以解決的問題不斷增多，特別是近幾年來在地下水探測、土壤鹽鹼化調查等領域起到良好的作用。目前幾乎涉及了地球物理勘探的各個領域甚至包括海洋和空中，可見已成為重要的地球物理勘探方法。
[0003]當某一地理位置需要幾種電法共同工作時，根據不同的測試要求，現有的電法發射機僅能適用於一種波形的發射，三種工作方式至少要重新鋪設三次線圈，而且需要帶三臺儀器並且需要更換不同的發射機工作，這樣就需要多人同時操作，工作過程耗時耗力。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是針對上述現有技術的不足，提供一種基於FPGA的多功能電法發射機
[0005]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的:
[0006]基於FPGA的多功能電法發射機，是由系統電源3連接控制板1，功能開關4經控制板I和H橋路2與發射線圈8連接，發射電源5與H橋路2連接，能量吸收6經H橋路2與電流採集7連接構成。
[0007]控制板I是由FPGA18分別連接控制信號A20和控制信號B21，控制信號A20和控制信號B21分別與光電隔離19連接，光電隔離19經信號放大A22接收驅動信號WA13，光電隔離19經信號放大B23接收驅動信號WB14。
[0008]H橋路2是由第一 MOS管9和第二 MOS管10連接，並與發射電源5的正極連接，第四MOS管11與第三MOS管12連接，並與發射電源5的負極連接，雙向TVS管15經吸收電阻16、電流互感器17和發射線圈8與雙向TVS管15連接，當電流關斷時構成迴路，發射線圈8和雙向TVS管15的連線與第一 MOS管9和第四MOS管11的連線相連接，吸收電阻16和電流互感器17的連線與第二 MOS管10和第三MOS管12的連線相連接構成。
[0009]有益效果:本實用新型實現了三種發射機於一體，原本要三臺發射儀器才能完成的變為一臺儀器就可實現，應用更加方便，電法發射機總重量約為10千克，適合於各種地形，工作模式可選，並且發射電流波形的頻率和佔空比都可調，與現有的單一工作模式發射機相比，無論是重量還是體積都大大減小了。節省了人力、物力和時間，設計過程中的難題是集三種功能於一體，並且減小電流關斷時間。發射機的工作模式通過八位功能開關進行切換，並且可以通過開關對FPGA進行頻率和佔空比的選擇，在發射線圈上產生需要的發射電流,並通過電流互感器對發射電流實時採集。【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是基於FPGA的多功能電法發射機結構框圖。
[0011]圖2是附圖1中控制板I的結構框圖。
[0012]圖3是附圖1中H橋路2的結構框圖。
[0013]I控制板，2H橋路，3系統電源，4功能開關，5發射電源，6能量吸收，7電流採集，8發射線圈，9第一 MOS管，10第二 MOS管，11第四MOS管，12三MOS管，13驅動信號WA，14驅動信號WB, 15雙向TVS管，16吸收電阻，17電流互感器，18FPGA，19光電隔離，20控制信號A，21控制信號B，22信號放大A，23信號放大B。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施實例對本實用新型作進一步的詳細說明:
[0015]基於FPGA的多功能電法發射機，是由系統電源3連接控制板1，功能開關4經控制板I和H橋路2與發射線圈8連接，發射電源5與H橋路2連接，能量吸收6經H橋路2與電流採集7連接構成。
[0016]控制板I是由FPGA18分別連接控制信號A20和控制信號B21，控制信號A20和控制信號B21分別與光電隔離19連接，光電隔離19經信號放大A22接收驅動信號WA13，光電隔離19經信號放大B23接收驅動信號WB14。
[0017]H橋路2是由第一 MOS管9和第二 MOS管10連接，並與發射電源5的正極連接，第四MOS管11與第三MOS管12連接，並與發射電源5的負極連接，雙向TVS管15經吸收電阻16、電流互感器17和發射線圈8與雙向TVS管15連接，當電流關斷時構成迴路，發射線圈8和雙向TVS管15的連線與第一 MOS管9和第四MOS管11的連線相連接，吸收電阻16和電流互感器17的連線與第二 MOS管10和第三MOS管12的連線相連接構成。
[0018]本實用新型主要由三部分組成:功能開關4，控制板I，H橋路2。通過功能開關4發送控制字對FPGA進行控制，選擇工作模式、發射頻率及佔空比，兩路控制信號控制四個MOS管的導通和關斷，可以在發射線圈8中得到想要的發射電流波形。工作過程中，通過功能開關4的控制，FPGA可以提供兩路控制信號——控制信號A20和控制信號B21，兩路控制信號經過光電隔離19處理後，又分別經過信號放大A22和信號放大B23進行驅動放大，得到驅動信號WA13和驅動信號WB14，兩個驅動信號可以控制第一 MOS管9、第二 MOS管10、第四MOS管11及第四MOS管12的導通和關斷。通過功能開關4控制兩路控制信號的頻率及佔空比，達到控制發射信號頻率及佔空比的目的。當控制板給驅動信號WA信號時WB路斷開，WA路導通，此時第一 MOS管9和第三MOS管12導通，即發射電源5經第一 MOS管9、發射線圈8、電流互感器17和第三MOS管12與發射電源5構成迴路。當控制板給驅動信號WB信號時WA路斷開，WB路導通，此時第二 MOS管10和第四MOS管11導通，即發射電源5經第二 MOS管10、電流互感器17、發射線圈8和第四MOS管11與發射電源5構成迴路。在發射電流關斷的下降沿，雙向TVS管15和吸收電阻16共同作用，達到減小關斷時間的目的。
[0019]本實用新型解決其技術問題提供了由FPGA構成的控制板1，為控制板供電的系統電源3，工作模式、佔空比及發射頻率選擇的功能開關4，用於功率逆變的H橋路2，給發射橋路供電的發射電源5，發射線圈8，用於減小關斷時間的能量吸收6，對發射電流實時採集的電流採集7。
【權利要求】
1.一種基於FPGA的多功能電法發射機，其特徵在於，是由系統電源(3)連接控制板(I)，功能開關⑷經控制板⑴和H橋路⑵與發射線圈⑶連接，發射電源(5)與H橋路⑵連接，能量吸收(6)經H橋路⑵與電流採集(7)連接構成。
2.按照權利要求1所述的基於FPGA的多功能電法發射機，其特徵在於，控制板(I)是由FPGA (18)分別連接控制信號A (20)和控制信號B (21)，控制信號A (20)和控制信號B (21)分別與光電隔離(19)連接，光電隔離(19)經信號放大A(22)接收驅動信號WA(13)，光電隔離(19)經信號放大B (23)接收驅動信號WB (14)。
3.按照權利要求1所述的基於FPGA的多功能電法發射機，其特徵在於，H橋路⑵是由第一 MOS管(9)和第二 MOS管(10)連接，並與發射電源(5)的正極連接，第四MOS管(11)與第三MOS管(12)連接，並與發射電源(5)的負極連接，雙向TVS管(15)經吸收電阻(16)、電流互感器(17)和發射線圈⑶與雙向TVS管(15)連接，當電流關斷時構成迴路，發射線圈⑶和雙向TVS管(15)的連線與第一 MOS管(9)和第四MOS管(11)的連線相連接，吸收電阻(16)和電流互感器(17)的連線與第二 MOS管(10)和第三MOS管(12)的連線相連接構成。
【文檔編號】G01V3/10GK203455487SQ201320602445
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月28日 優先權日:2013年9月28日
【發明者】段清明, 張磊, 黃廷哲, 韓英傑 申請人:吉林大學