本發(fā)明涉及探測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)及電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

可控源電磁法勘探用發(fā)射機(jī)是通過供電電極線，向接入大地中的電極注入交變電流的一種裝置，它通常包括柴油發(fā)電機(jī)1、AC/DC模塊2、發(fā)射模塊3，以及供電線4和供電電極5，如圖1所示。

對于電磁法勘探而言，發(fā)射機(jī)兩個(gè)供電電極5的極距可以達(dá)到數(shù)公里，那么供電4線上的寄生參數(shù)就必然對發(fā)射波形產(chǎn)生一定的影響。由于供電線分布于發(fā)射機(jī)兩側(cè)，所以供電線的寄生電容通常較小，可以忽略不計(jì)；供電線通常是導(dǎo)電能力很強(qiáng)的金屬材質(zhì)，所以，其電阻通常也很小，可以忽略；影響發(fā)射機(jī)發(fā)射電流的主要是供電線的寄生電感的作用，由于電感具有阻礙電流變化的作用，所以，寄生電感將導(dǎo)致發(fā)射電流在交變的過程中，變化變慢，在發(fā)射高頻信號(hào)時(shí)，導(dǎo)致發(fā)射的有效電流減小，發(fā)射功率降低，接收機(jī)獲得的信號(hào)較弱，從而收發(fā)距不能夠增大，到了低頻區(qū)，較小的收發(fā)距，很容易使得接收機(jī)進(jìn)入了近場區(qū)，使得后續(xù)的數(shù)據(jù)處理時(shí)需要做近場校正，不僅增加了一個(gè)校正工序，同時(shí)也由于校正而帶來了數(shù)據(jù)誤差。同時(shí)，傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)利用提高發(fā)射電壓來提高發(fā)射電流的方法效果非常有限，AB電極距較大的條件下，甚至看不出有提高發(fā)射高頻電流的能力，同時(shí)，太高的發(fā)射電壓，給儀器的研制上帶來了很多問題，比如，器件的電壓應(yīng)力，電流應(yīng)力都會(huì)變得異常的大，儀器的復(fù)雜度也增加了。而且，較小的收發(fā)距離，也限制了野外施工的效率，增加了野外施工的工作量。因此對于電磁法發(fā)射機(jī)而言，發(fā)射高頻大電流是一直期待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中電磁法發(fā)射機(jī)不能有效進(jìn)行高頻大電流發(fā)射的技術(shù)問題，提供一種發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，有效提高了高頻發(fā)射電流。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)發(fā)射機(jī)組，所述每個(gè)發(fā)射機(jī)組分別包括一個(gè)第一發(fā)射機(jī)及一個(gè)第二發(fā)射機(jī)；

所述第一發(fā)射機(jī)包括一個(gè)第一H逆變橋，所述第二發(fā)射機(jī)包括一個(gè)第二H逆變橋；

所述第一H逆變橋的左橋臂與一個(gè)第一電極相連接，所述第二H逆變橋的右橋臂與一個(gè)第二電極相連接，所述第一H逆變橋的右橋臂通過一個(gè)第一電阻與第二H逆變橋的左橋臂相連接；

所述第一H逆變橋左、右下橋臂連接處分別通過一個(gè)第一二極管和一個(gè)第二二極管與第二H逆變橋左、右下橋臂連接處相連接，所述第一二極管D1與第二二極管D2的極性相反。

其中，所述每個(gè)發(fā)射機(jī)組中的第一電極與第二電極的極距為第一預(yù)設(shè)距離，相鄰兩個(gè)發(fā)射機(jī)組中的四個(gè)電極組成一個(gè)矩形，且相鄰兩個(gè)第一電極的距離為第二預(yù)設(shè)距離。

優(yōu)選地，所述每個(gè)發(fā)射機(jī)組中的第一發(fā)射機(jī)的第一H逆變橋的右橋臂分別通過一個(gè)級(jí)聯(lián)電阻與其他每個(gè)發(fā)射機(jī)組中的第二發(fā)射機(jī)的第二H逆變橋的左橋臂相連接。

優(yōu)選地，所述第一預(yù)設(shè)距離為1千米-2千米。

優(yōu)選地，所述第一預(yù)設(shè)距離為50-100米。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，所述電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機(jī)，AC/DC變換器，控制器及發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)；

所述發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)發(fā)射機(jī)組，所述每個(gè)發(fā)射機(jī)組分別包括一個(gè)第一發(fā)射機(jī)及一個(gè)第二發(fā)射機(jī)；

所述第一發(fā)射機(jī)包括一個(gè)第一H逆變橋，所述第二發(fā)射機(jī)包括一個(gè)第二H逆變橋；

所述第一H逆變橋的左橋臂與一個(gè)第一電極相連接，所述第二H逆變橋的右橋臂與一個(gè)第二電極相連接，所述第一H逆變橋的右橋臂通過一個(gè)第一電阻與第二H逆變橋的左橋臂相連接；

所述第一H逆變橋左、右下橋臂連接處分別通過一個(gè)第一二極管和一個(gè)第二二極管與第二H逆變橋左、右下橋臂連接處相連接，所述第一二極管D1與第二二極管D2的極性相反；

所述每個(gè)發(fā)射機(jī)組中的第一電極與第二電極的極距為第一預(yù)設(shè)距離，相鄰兩個(gè)發(fā)射機(jī)組中的四個(gè)電極組成一個(gè)矩形，且相鄰兩個(gè)第一電極的距離為第二預(yù)設(shè)距離；

所述柴油發(fā)電機(jī)通過AC/DC變換器給所述每個(gè)第一發(fā)射機(jī)及第二發(fā)射機(jī)提供一個(gè)發(fā)射電壓，且所述控制器控制每個(gè)第一H逆變橋及第二H逆變橋的工作狀態(tài)相同。

優(yōu)選地，所述每個(gè)發(fā)射機(jī)組中的第一發(fā)射機(jī)的第一H逆變橋的右橋臂分別通過一個(gè)級(jí)聯(lián)電阻與其他每個(gè)發(fā)射機(jī)組中的第二發(fā)射機(jī)的第二H逆變橋的左橋臂相連接。

優(yōu)選地，所述第一H逆變橋及第二H逆變橋的工作狀態(tài)包括：

第一種工作狀態(tài)：每個(gè)H逆變橋的左上橋臂及右下橋臂的開光管導(dǎo)通，左下橋臂及右上橋臂的開光管關(guān)斷；

第二種工作狀態(tài)：每個(gè)H逆變橋的左下橋臂及右上橋臂的開關(guān)管導(dǎo)通，左上橋臂及右下橋臂的開光管關(guān)斷；

第三種工作狀態(tài)：每個(gè)H逆變橋的左上橋臂、左下橋臂、右上橋臂及右下橋臂的開關(guān)管關(guān)斷。

優(yōu)選地，所述第一預(yù)設(shè)距離為1千米-2千米。

優(yōu)選地，所述第二預(yù)設(shè)距離為50-100米。

優(yōu)選地，所述開關(guān)管為MOSFET或IGBT。

本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置多個(gè)發(fā)射機(jī)組，每個(gè)發(fā)射機(jī)組分別設(shè)置連接兩個(gè)發(fā)射電極，通過控制H逆變橋按照同一種模式工作，不僅避開了供電線電感的作用，而且還令供電線的電感在系統(tǒng)中發(fā)揮作用，有效減小了電流的上升時(shí)間，從而在發(fā)射高頻的時(shí)候，有效提高了其高頻發(fā)射電流。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的電極的幾何位置示意圖；

圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例的電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)中的電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的發(fā)射電流波形圖。

圖中，10-發(fā)射機(jī)一；20-發(fā)射機(jī)二；30-發(fā)射機(jī)三；40-發(fā)射機(jī)四；100-電極一；200-電極二；300-電極三；400-電極四。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明：

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)發(fā)射機(jī)組，所述每個(gè)發(fā)射機(jī)組分別包括一個(gè)第一發(fā)射機(jī)及一個(gè)第二發(fā)射機(jī)；

所述第一發(fā)射機(jī)包括一個(gè)第一H逆變橋，所述第二發(fā)射機(jī)包括一個(gè)第二H逆變橋；

所述第一H逆變橋的左橋臂與一個(gè)第一電極相連接，所述第二H逆變橋的右橋臂與一個(gè)第二電極相連接，所述第一H逆變橋的右橋臂通過一個(gè)第一電阻與第二H逆變橋的左橋臂相連接；

所述第一H逆變橋左、右下橋臂連接處分別通過一個(gè)第一二極管和一個(gè)第二二極管與第二H逆變橋左、右下橋臂連接處相連接，所述第一二極管D1與第二二極管D2的極性相反。

其中，所述每個(gè)發(fā)射機(jī)組中的第一電極與第二電極的極距為第一預(yù)設(shè)距離，相鄰兩個(gè)發(fā)射機(jī)組中的四個(gè)電極組成一個(gè)矩形，且相鄰兩個(gè)第一電極的距離為第二預(yù)設(shè)距離；

優(yōu)選地，所述每個(gè)發(fā)射機(jī)組中的第一發(fā)射機(jī)的第一H逆變橋的右橋臂分別通過一個(gè)級(jí)聯(lián)電阻與其他每個(gè)發(fā)射機(jī)組中的第二發(fā)射機(jī)的第二H逆變橋的左橋臂相連接。

下面以具有兩個(gè)發(fā)射機(jī)組的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)為例子進(jìn)行說明：

如圖2所示，第一發(fā)射機(jī)組具有發(fā)射機(jī)一10和發(fā)射機(jī)二20，第二發(fā)射機(jī)組具有發(fā)射機(jī)三30和發(fā)射機(jī)四40，所述發(fā)射機(jī)一10、發(fā)射機(jī)二20、發(fā)射機(jī)三30及發(fā)射機(jī)四40分別包括一個(gè)H逆變橋；所述發(fā)射機(jī)一10的H逆變橋的左橋臂與電極一100相連接，所述發(fā)射機(jī)二20的H逆變橋的右橋臂與電極二200相連接，所述發(fā)射機(jī)一10的H逆變橋的右橋臂通過電阻R1與發(fā)射機(jī)二20的H逆變橋的左橋臂相連接。

所述發(fā)射機(jī)三30的H逆變橋的左橋臂與電極三300相連接，所述發(fā)射機(jī)四40的H逆變橋的右橋臂與電極四400相連接，所述發(fā)射機(jī)三30的H逆變橋的右橋臂通過電阻R3與發(fā)射機(jī)四40的H逆變橋的左橋臂相連接。

所述發(fā)射機(jī)一10的H逆變橋的左、右下橋臂連接處分別通過二極管D1和二極管D2與發(fā)射機(jī)二20的H逆變橋的左、右下橋臂連接處相連接，所述二極管D1與二極管D2的極性相反；所述發(fā)射機(jī)三30的H逆變橋的左、右下橋臂連接處分別通過二極管D3和二極管D4與發(fā)射機(jī)四40的H逆變橋的左、右下橋臂連接處相連接，所述二極管D3與二極管D4的極性相反。

如圖3所示，所述每個(gè)發(fā)射機(jī)組中的第一電極與第二電極的極距為第一預(yù)設(shè)距離，相鄰兩個(gè)發(fā)射機(jī)組中的四個(gè)電極組成一個(gè)矩形，且相鄰兩個(gè)第一電極的距離為第二預(yù)設(shè)距離，即電極一100、電極二200、電極三300及電極四400之間形成一個(gè)矩形，電極一100與電極二200之間的極距形成矩形的一條邊，電極三300與電極一100之間的距離形成矩形的另一條邊。

所述第一預(yù)設(shè)距離可以為數(shù)公里，本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述第一預(yù)設(shè)距離的取值范圍為1千米-2千米，所述第二預(yù)設(shè)距離的取值范圍為50-100米。

進(jìn)一步地，如圖2所示，所述第一發(fā)射機(jī)組中，發(fā)射機(jī)一10的H逆變橋的右橋臂通過一個(gè)級(jí)聯(lián)電阻R2與第二發(fā)射機(jī)機(jī)組中的發(fā)射機(jī)四40的H逆變橋的左橋臂相連接；同樣的，所述第二發(fā)射機(jī)組中，發(fā)射機(jī)三30的H逆變橋的右橋臂通過一個(gè)級(jí)聯(lián)電阻R4與第一發(fā)射機(jī)組中的發(fā)射機(jī)二20的H逆變橋的左橋臂相連接。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，所述電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機(jī)，AC/DC變換器，控制器及上述的發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)；

所述柴油發(fā)電機(jī)通過AC/DC變換器給所述每個(gè)第一發(fā)射機(jī)及第二發(fā)射機(jī)提供一個(gè)發(fā)射電壓，且所述控制器控制每個(gè)第一H逆變橋及第二H逆變橋的工作狀態(tài)相同。

進(jìn)一步地，所述第一H逆變橋及第二H逆變橋的工作狀態(tài)包括以下幾種：

第一種工作狀態(tài)：每個(gè)H逆變橋的左上橋臂及右下橋臂的開光管導(dǎo)通，左下橋臂及右上橋臂的開光管關(guān)斷；

第二種工作狀態(tài)：每個(gè)H逆變橋的左下橋臂及右上橋臂的開關(guān)管導(dǎo)通，左上橋臂及右下橋臂的開光管關(guān)斷；

第三種工作狀態(tài)：每個(gè)H逆變橋的左上橋臂、左下橋臂、右上橋臂及右下橋臂的開關(guān)管關(guān)斷。

本發(fā)明的實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述開關(guān)管為MOSFET或IGBT。

同樣，結(jié)合圖2所示，以具有兩個(gè)發(fā)射機(jī)組的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)為例，來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案及其工作過程。

圖2中所示的四個(gè)發(fā)射機(jī)完全一樣，包括發(fā)射機(jī)的H逆變橋的工作狀態(tài)在某一時(shí)刻的關(guān)閉狀態(tài)都一樣，四個(gè)發(fā)射機(jī)都是通過一個(gè)柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電，并經(jīng)過一系列變換處理后得到了發(fā)射電壓U，為了加以區(qū)分，這里假設(shè)發(fā)射機(jī)一10的發(fā)射電壓為U1，發(fā)射機(jī)二20的供電電壓為U2，發(fā)射機(jī)三30的供電電壓為U3，發(fā)射機(jī)四40的供電電壓為U4，同時(shí)以每個(gè)H逆變橋的右上橋臂和左下橋臂的開關(guān)管導(dǎo)通，右下橋臂與左上橋臂的開關(guān)管關(guān)斷為列進(jìn)行說明，其工作電流回路如下：

發(fā)射機(jī)一10的工作電流回路為：U1正→開關(guān)管S12→電阻R1→開關(guān)管S23→二極管D2→U1負(fù)；

發(fā)射機(jī)二20的工作電流回路為：U2正→開關(guān)管S22→電極二→電極一→開關(guān)管S13→二極管D1→U2負(fù)；

發(fā)射機(jī)三30的工作電流回路為：U3正→開關(guān)管S32→R3→開關(guān)管S43→二極管D4→U3負(fù)；

發(fā)射機(jī)四40的工作電流回路為：U4正→開關(guān)管S42→電極四→電極三→開關(guān)管S33→二極管D3→U4負(fù)；

相應(yīng)的可以獲得每個(gè)H逆變橋的右上橋臂和左下橋臂的開關(guān)管關(guān)斷，右下橋臂與左上橋臂的開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)的工作電流回路。

為了說明本發(fā)明的具有發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)提高高頻發(fā)射電流的能力，與圖1中傳統(tǒng)的單發(fā)射機(jī)做一個(gè)對比試驗(yàn)。設(shè)四個(gè)發(fā)射機(jī)的電壓都為500V，每對等效接地電阻都為50Ω，電阻R1＝R2＝R3＝R4＝0Ω，電極距d長度的供電線寄生電感為2mH，發(fā)射頻率為10KHz，傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)的兩個(gè)發(fā)射極距d長度的供電線寄生電感為2mH，發(fā)射電壓為600V，其4倍發(fā)射電流與新型設(shè)計(jì)的發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)發(fā)射電流波形如圖3所示。

從圖3可以看出，具有發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的輸出電流明顯高于四倍的傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)單獨(dú)發(fā)射電流，四倍傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)的發(fā)射峰值電流為28A，具有發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)發(fā)射輸出高達(dá)28.5A，并且發(fā)射電流具有更寬的波形，具有更強(qiáng)的有效性。具有發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢。

因此，本發(fā)明上述實(shí)施例的具有發(fā)射機(jī)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的電磁發(fā)射機(jī)系統(tǒng)大大提高了高頻發(fā)射電流，不僅避開了供電線電感的作用，而且還令供電線的電感在系統(tǒng)中發(fā)揮作用，有效減小了電流的上升時(shí)間，從而確保了在發(fā)射高頻的時(shí)候，具有更高的發(fā)射電流，而且發(fā)射能力大于各自單獨(dú)發(fā)射能力之和。

上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理和最佳實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。