毕业论文-串联谐振式航空电磁法发射机关键技术研究18578.docx
《毕业论文-串联谐振式航空电磁法发射机关键技术研究18578.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业论文-串联谐振式航空电磁法发射机关键技术研究18578.docx(68页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、分 类 号:TH763 单位代码:10183研究生学号:2009552053 密 级:公 开吉林大学硕士学位论文串联谐振式航空电磁法发射机关键技术研究Research on Key Technology ofSerial-Resonant Airborne Electromagnetic Method Transmitter 作者姓名:赵阅群专业:电力电子与电力传动研究方向:功率源技术及其应用指导教师:于生宝培养单位:仪器科学与电气工程学院2012年6月串联谐振式航空电磁法发射机关键技术研究Research on Key Technology ofSerial-Resonant Airborn
2、e Electromagnetic Method Transmitter 作者姓名:赵阅群专业名称:电力电子与电力传动指导教师:于生宝学位类别:工学硕士答辩日期:2012年 6月1日摘 要直升机航空电磁法(Airborne Electromagnetic Method)地球物理勘察仪器具有快速、灵活、高效的突出优点,并且能在地形复杂环境执行地质勘察任务。国外已研制成功直升机航空瞬变电磁勘察系统,并取得了一系列研究成果,而我国在这一方向的研究还处于空白阶段。直升机航空瞬变电磁系统由发射系统和接收系统组成,本文主要研究半正弦发射电流的串联谐振式航空电磁法发射机的关键技术。发射机由功率发射单元、主控
3、单元、峰值电流采集记录单元和过冲削弱单元构成。最终通过互感器分析测试发射线圈电流波形,主要指标为25Hz正弦半波电流峰值达到2725A,脉宽4.1ms,基本满足课题要求。主要做了以下几个方面的工作:针对课题要求的发射电流指标参数,提出了串联谐振方式的功率发射电路方案,分析了该方案的工作过程和原理,并应用Matlab仿真模块Simulink对功率发射电路进行了仿真实验,取得了良好的效果。通过对功率器件工作条件分析,选取了Y45KPE型号的大功率晶闸管的作为功率开关器件;根据计算所得电感数值,设计确定了发射线圈选材、直径、圈数等参数,最终完成整个发射线圈的组装。主控单元采用51单片机最小系统为核心
4、,配合外围按键电路和液晶显示电路,实现时序信号的产生、调节和显示。大功率晶闸管驱动的设计采用分立元件搭建,主要实现对时序信号的电流放大以及通过脉冲变压器隔离强弱电之间的电联系,最后给出了控制驱动单元的PCB板实物照片和输出驱动信号波形。针对飞行过程中无法直接观测发射机发射电流的变化情况,设计了电流采集记录单元。该单元首先经过峰值检测电路将电流互感器输出模拟信号转换为直流电平信号。控制部分硬件采用51单片机最小系统为核心,外围有时钟芯片、AD转换芯片、EEPROM存储芯片、液晶显示模块,并应用模块化编程方法完成对突变电流模拟信号和时间点的采集、AD转换、记录、存储和事后显示的功能。针对发射电流过
5、冲对接收系统的不良影响,设计了电流过冲削弱单元。该单元主要利用单稳态触发芯片延时主控单元的控制信号,控制双向可控硅在发射电流将要过零的时刻将功率电阻并联于发射线圈两端达到削弱电流过冲的目的。而后设计了整个弱电系统的机箱面板,弱电系统的整合装箱,给出了面板设计图和机箱实物照片。叙述了组装发射机的过程以及期间应该注意的问题,而后进行了室内实验。通过示波器观测互感器输出波形,分析发射电流的大小、波形以及脉宽等参数,25Hz正弦半波、脉宽4.1ms、峰值电流2725A达到了课题要求的指标。测量过冲削弱单元功率电阻两端的电压波形,经过分析得到过冲削弱单元对发射电流过冲的削弱能力达到了79.7%。关键词:
6、航空电磁法,串联谐振,发射机,功率电子,单片机AbstractHelicopterairborne electromagnetic method(Airborne ElectromagneticMethod) geophysical surveysystem hasoutstandingadvantages of fast,flexible, efficient, and takes geological surveytasksincomplex terrainenvironment. Foreign countries have successful developed helicopter
7、 airborne electromagnetic method survey system and made a series of research results, whileChinasresearchin this direction isstill in the blank. Helicopter airborne electromagnetic method system consists of transmitter and the receiversystem. In this paper,the key technologiesofhalf sineemission cur
8、rent of theseriesresonantAEMtransmitter is researched, it includes power transmission unit, main control unit, peak current collection records unit, and overshoot weaken unit. Finally it got the indicator of 25Hz sine half-wave, peak current up to 2725A and pulse wide 4.1ms from the analysis of test
9、ing transmitter coil current waveform. Mainly the following aspects:For the index parameters of the subject requirements of the emission current, puts forward the plan of series-resonant power transmitting circuit, analyzes the process and principle of this plan. The power transmitting circuit is si
10、mulated by using the Matlab simulation module Simlink, and achieves good result. Y45KPE models of high-power thyristors is selected as the power switching device through the working conditions of the power devices. The parameters of the transmit coil selection, diameter, number of turns are designed
11、 by calculating inductance value, and completes the whole transmit coil. 51 SCM is used as the core of the main control unit and matching with a key circuit and liquid crystal circuitgenerates a timing signal, implementation, regulation and display.The big power thyristor drive is builtby using disc
12、rete components, its main achievement is the amplification of timing signal current and throughthe pulse transformer isolates connection between weak electric and power electrical, finally gives the control drive unit real PCB board and output drive signal waveform. The peak current collecting and r
13、ecording unit is designed for the flight cannot directly observed transmitter emission peak current changes. The units analog signal from the current transformer output first passes through the peak detector circuit and is converted toDC levelsignal.The unit uses 51 SCM as the core, with clock chip
14、AD conversion chip, EEPROM memory chip, liquid crystal display module, completing the mutant current signal and the time point of acquisition, AD conversion, records andstorage, and after display function. Current overshoot diminished unit is designed for the emission current overshoot adverse effec
15、t on the receiving system. The unit mainly use the chip of monostable trigger delays the main control unit timing signal to control the bidirectional thyristor in the emission current will be zero moment of power resistors in parallel at both ends of the transmitter coil to weaken the current oversh
16、oot.And then the weak current system the case panel is designed, weak systems integration is packed, and gives the panel design and cabinet photo.Narrative the transmitters assembly process and some problems which should be pay attention to during the process. And then uses the oscilloscope to obser
17、ve transformer output waveform to obtain the emission current size, waveform and pulse width and other parameters, and achieves the requirements of the subject index 25Hz half sine wave, pulse width4.1ms, peak current of2725A. The measurement of weakening the overshoot of the voltage across the resi
18、stor waveform test, and the overshoot diminished circuit of current overshoot diminished ability were calculated, the results show that the weakening 79.7% of current overshoot.Keywords :Airborne electromagnetic method, series resonance, transmitter, power electronics, microcontroller38目 录第1章绪论11.1
19、概述11.2 吊舱式直升机航空瞬变电磁探测原理简介11.3 航空瞬变电磁法仪器的发展现状及其特点21.3.1 国内航空瞬变电磁法仪器发展状况21.3.2 国外直升机航空瞬变电磁法仪器发展状况21.3.3 现代直升机航空瞬变电磁勘察系统主要特点31.4 论文的研究内容、关键技术及结构安排41.4.1 研究的目的和意义41.4.2 主要研究内容及其关键技术51.4.3 论文的结构与安排6第2章功率发射电路关键技术研究82.1 概述82.2 功率发射电路设计82.2.1 全桥SPWM逆变方案82.2.2 串联谐振方案112.3 功率发射电路电源设计152.4 功率器件的选型以及发射线圈的设计162.
20、4.1 功率器件的选型162.4.2 谐振线圈的实现182.5 主控单元的设计与实现192.5.1 概述192.5.2 方案选择202.5.3 硬件设计202.5.4 软件设计212.5.5 控制电路仿真222.6 驱动电路设计232.6.1 驱动电路的要求232.6.2 驱动电路与晶闸管连接方式242.6.3 驱动电路的硬件设计242.7 控制驱动电路PCB测试252.8 本章总结27第3章电流采集记录与过冲削弱关键技术研究283.1 概述283.2 电流采集记录单元设计283.2.1 电流峰值采集单元设计293.2.2 主控单元硬件部分设计293.2.3 主控单元软件部分设计313.3 电
21、流过冲削弱单元设计323.3.1 时序电路设计333.3.3 功率电路设计353.4 弱电系统总结37第4章发射机整体功能测试与结果分析384.1 概述384.2 发射机室内实验384.3 电流发射测试结果分析384.3.1 发射电流峰值计算384.3.2 发射电流波形结果分析404.4 过冲削弱单元测试结果及分析424.5 本章总结46第5章全文总结及未来展望475.1 概述475.2 本论文的主要贡献475.3 展望48参考文献50致谢53第1章 绪论第1章 绪论1.1 概述航空地球物理勘察技术能够快速大面积的飞过测区,并通过测量各种地球物理信息来了解区域地质概况,尤其是人工操作比较困难的
22、高山林区,能取得比普通物探勘察更好的效果。近几十年来,航空物探技术在航空技术、电子技术、计算机技术、勘探地球物理技术的飞速发展的背景下得到了长足的提高和发展。航空技术的高精度全球定位系统的广泛应用,电子技术的高信噪比测试仪器的发展,各种微型芯片的应用,高性能计算机技术在数据处理方面的应用,使得航空物探具备高精度定位能力,很强的压制干扰的能力和微弱信息提取能力,以及高速数据处理能力1。众多航空物探技术里,航空电磁法(Airborne Electromagnetic Method)在找寻地层水、良导矿体以及地质填图等地质勘察领域应用非常广泛。其中频率域的固定翼航空电磁测量系统已在我国部分地质勘察项
23、目中应用而且取得了较好的效果,但无法在地势不平坦的高山多植被地带工作,而且该勘探方法只能解决勘探深度在80m以内的地质问题;频率域的吊舱式直升机航空电磁测量系统也在近年在我国得到应用,可以进行地势地形比较复杂地区的地质勘查工作,但只能勘探150m以内的地质信息。我国幅员辽阔而且多高山,淡水层或良导体矿的覆盖层分布广泛,且所需勘探目标体深度有时在200m以下,虽然国际上已研制出勘探深度较大的固定翼时间域电磁系统,但因系统过于笨重,难以在地形起伏比较大的地区工作。对于上述问题的处理,相关文献介绍了时间域吊舱式直升机航空电磁勘察系统2。1.2吊舱式直升机航空瞬变电磁探测原理简介图1.1所示是吊舱式直
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业论文 串联 谐振 航空 电磁 发射机 关键技术 研究 18578
链接地址:https://www.31doc.com/p-3940473.html