基于自谐振恒压钳位的线性快速关断技术（英文）

瞬变电磁法(Transiant electromagnetic method, TEM)以其探测效率高、探测深度大等优点,在中浅层地下探测领域得到了广泛的应用。但由于发射线圈本身的电感特性,导致发射电流的关断时间较长,且发射电流激发的一次场将会淹没含有浅层地质信号的早期信号。针对现有的瞬变电磁发射机存在的关断时间长,大功率发射缺少可靠有效的钳位手段的现状,设计了一种新的瞬变电磁发射机快速关断电路。使用自谐振零电压开关技术向钳位电容充能,同时设置相应的时序控制电路,最终研制完成了基于自谐振恒压钳位技术的瞬变电磁发射机一台。发射机额定发射电流20 A,关断时间从550-50μs连续可调,电流下降过程近似线性,不再按照一阶电路的指数规律下降。与现有的钳位方式相比,这种钳位方式解决了传统瞬态二极管(Transient voltage suppressor, TVS)钳位不能用于大功率场合、故障率高、小尺寸发射线圈电感量不足造成使用储能电容钳位时预充电时间过长的问题。该技术为大电流快速关断提供了一种有效的方法。     

恒压钳位高速关断瞬变电磁发射系统

瞬变电磁发射机是瞬变电磁探测设备中的重要组成部分,在大功率电流陡脉冲发射、高精度同步控制、下降沿线性度、短关断时间和关断时间测量等方面,有许多亟待解决的问题.提出了一种瞬变电磁发射系统,DSP和FPGA协同工作为系统提供可靠的驱动信号和保护措施;提出了恒压钳位电路,配合合适的阻尼吸收电路,具有关断时间短、电流下降沿线性度高和发射电流大的特点,并可提升脉冲电流前沿上升速度;提出了新颖的关断时间测量电路,测量准确简单;设计了GPS同步控制器,采用GPS与温补晶振协同工作的方式,解决了GPS短时失效的问题,提高了系统的可靠性.对发射系统做了野外实验,测试表明,系统发射电流大、电流下降沿线性度高、关断时间测量准确、同步方式精确可靠.     

一种时域电磁法剩余油探测装置的参数研究

提出了一种非接触式剩余油探测装置的参数设计方法.通过两种观测装置在均匀介质中时域电磁响应特性的对比,确定了最佳观测装置结构.分析了发射信号脉冲宽度和关断时间对响应信号的影响.研究了发射线圈电性与实际发射波形关断时间的关系,提出了发射线圈参数的选择原则.讨论了斜阶跃波激励下接收线圈的过渡过程,并给出了匹配电阻和接收线圈分布电容的估算方法.根据分析结果最终设计了装置参数并进行了室内实验.结果表明,不论从响应信号幅度还是延迟时间,均可对不同电导率的介质进行有效识别,为今后时间域电磁法剩余油探测的井下实验奠定了基础.     

WTEM高速关断瞬变电磁探测系统

瞬变电磁测量系统是一种用于地质结构探测的地球物理探测设备,在大功率电流陡脉冲发射、高精度同步控制、大动态范围信号采集等方面,尚有许多亟待解决的问题.本文提出了一种瞬变电磁测量系统,提出了恒压钳位高速关断电路,具有关断延时短、电流下降沿线性度高和发射电流大的特点,并加速了电流的上升,改善了一次场质量;采用蓝牙技术,实现了对接收机的无线操控,改善了系统操控性能;设计了GPS同步控制器,采用温补晶振与GPS协同工作的方式,解决了GPS短时间失效的问题.在山东输油管道腐蚀探测工程中,WTEM系统做了野外和室内实验,测试表明,WTEM系统轻便、操作容易,退饱和的速度也较快,反映浅层地质信息的能力强.     

电磁发射电源叠层母排设计

瞬变电磁法是地质探测中广泛应用的有效方法。利用瞬变电磁法通过阶跃电流产生一次磁场,分析地下导体感应的二次磁场的频谱进而实现地质探测。通过仿真并实物搭建了电磁发射系统的整流、逆变电路,完成了双极性脉冲电流的输出,并分析了开关器件关断时刻电压尖峰的产生过程。通过更换直流母线测试了开关器件关断时其两端电压尖峰的变化,通过实验数据分析不同连接方式对尖峰的影响。由于叠层母排具有低电感特性,通过研究不同因素对叠层母排杂散电感的影响,设计了一套叠层母排来实现开关管电压尖峰的抑制。为了进一步提高发射源功率密度、降低缓冲吸收电路的要求,研究直流母线的设计与优化,具有良好的应用价值。     

核磁共振找水仪发射机电源技术研究

阐述核磁共振找水仪工作原理,并得出探测地下水深度主要受发射机发射脉冲矩影响的结论。根据找水仪发射机原理,分析出电容供电的过程中电压快速衰减的问题,导致发射机发射的有效时间短,激发的电流脉冲矩小;进而使地下水不能够充分的极化,接收弛豫信号小,还限制了仪器的探测的深度。针对找水仪发射机电源设计,论文提出在电容放电过程中同时采用恒压源对电容进行补偿,延缓电容的衰减过程。延长发射的脉冲时间,增大激发的电流脉冲矩,提高了发射机的极化地下水的效率,并有助于提升装置的探测深度。     

救援井电磁探测系统井下电极装置的设计研究

救援井是解决井喷、漏油等事故的有效方法,而借助必要的电磁探测系统和定位工具进行救援井与事故井相对距离和方位的精确探测,是救援井技术成功的关键环节,因此,在分析国内外研究现状的基础上,设计了一种用于救援井电磁探测系统井下电极装置。对电极装置结构及原理进行了阐述,并通过建立井下电极的发射电流产生交变磁场的分布模型,分析救援井与事故井相对距离和方位的确定方法以及磁场强度的影响参数。该井下电极装置能够有效、稳定地将发射电流注入地层,其弹性扶正机构的弹性变径以适应井下复杂情况,避免电极装置在井下出现卡阻现象,提高救援井电磁探测系统在井下作业的稳定性。     

基于加权最小二乘的变流器杂散电感提取方法

在功率变流器中,由于线路杂散电感的存在,IGBT关断瞬间会产生电压尖峰并对整个电路性能产生较大影响。准确分析提取线路的杂散电感,可以优化变流器系统的设计并提升变流器运行的整体性能。针对IGBT关断过程中因电流变化率不易准确提取使得杂散电感计算不准的问题,提出一种基于加权最小二乘法来计算杂散电感的优化方法,并通过电容两侧布局的拓扑结构进行分析。仿真和实验结果表明,该方法可以提高IGBT关断电流变化率线性化提取的准确度,降低线路杂散电感的计算误差。     

胶囊内窥镜便携式无线能量发射系统

对采用电磁感应无线能量传输(WPT)系统为视频胶囊内窥镜(VCE)提供能量的技术进行优化,主要对无线能量发射系统进行了改进,并搭建了便携式WPT平台。通过比较磁场强度和均匀度,选定了合适的发射线圈结构;通过分析谐振原理并测试Q值变化,确定了传输频率;在发射电路中加入可调电感提高频率稳定性,并测量了电流的波动情况。实验显示:优化设计的WPT系统稳定可靠,VCE在WPT平台上工作正常,可以30frame/s的帧率向接收天线发送分辨率为320×240的图像,功率为78.4mW。该无线能量发射系统可携带,传输效率和稳定性受人体行动影响较小,可保证VCE在高频率和高分辨率状态下持续工作,提高了VCE临床应用的可行性。     

基于高频软开关技术的电镀电源设计

本文设计了一种基于高频软开关技术的电镀电源,单机满载输出功率为7.2kW(600A/12V).采用了移相控制和倍流整流技术,在变压器原边加入隔直电容和饱和电感,原边超前桥臂保持宽范围的零电压开通条件,滞后桥臂实现了无环流损耗的零电流关断:副边的倍流整流方式,两个二极管实现了自然换流,两个输出电感交错并联的方式,大大减小了系统电流纹波,减小了电感的尺寸,从而减小系统的体积和重量;运用均流控制芯片UC3907设计了电源模块的均流控制电路,实现了多模块并联组成大功率的电镀电源系统,提高了电源输出性能.     

船用液压油多种污染物高通量检测研究

为了提高微流体油液检测芯片的通量,基于原先的电感-电容式微流体检测芯片,设计紧贴线圈内孔呈环状分布的检测流道,从而将流道截面积增加为原先的8倍,继而增加了检测通量。考虑到油液中的金属颗粒物在环形流道中受重力作用影响,容易沉积堵塞检测流道,采用竖直流道来避免这一现象的发生。通过与原有检测芯片的对比实验,验证所设计的检测芯片可在不降低检测精度的前提下提高检测通量。该传感器的电感参数检测模式和电容参数检测模式可根据液压油中不同的污染物切换运行,从而可区分检测液压油中铁磁性金属颗粒、非铁磁性金属颗粒、水滴和气泡4种污染物。     

矿用提升机恒减速制动特性研究

矿井提升机是联系井下与地面的关键设备,其安全运行直接关乎煤矿工人的生命安全。目前主要通过恒减速制动系统改善提升机制动性能,从而提高安全性,为此利用仿真软件SimulationX对矿井提升机的恒减速制动特性进行研究。通过试验数据对恒减速制动系统中的伺服比例阀的仿真模型参数进行辨识,对钢丝绳模型的准确性进行分析,在此基础上建立恒减速制动系统三维联合仿真模型,通过试验数据对仿真模型的准确性进行验证;通过积分分离PID控制算法改善制动初期的性能。研究结果表明该仿真模型是准确的,同时积分分离PID控制算法提高了制动初期的速度控制精度。     

矿井设备安全检测数字测试仪

为了改善矿井设备安全检测的自动化程度,研制了基于DSP的数字测试仪.测试仪可以同时连接32路传感器,传感器信号经过信号调理板后进入信号采集板进行高速的数据采集,并将采集信号通过USB接口实时发送给PC机.PC机上运行VC编写的数据分析、计算、绘图、存储、报表生成等功能的程序,能实时生成符合安全检测报告格式要求的Word报表.使用测试仪可以实现提升机、水泵、空气压缩机和通风机四种矿井设备的安全检测,可以提高安全检测的精度和效率,实现矿井设备安全检测的自动化.     

新型微位移电感传感器设计

研制了一种新型高精度电感传感器。该传感器由高业民感测头和信号处理电路组成,电路用峰值采样和直接数字式输出接口取代传统的相频检波和模拟输出接口,降低了非线性度;同时采用稳频稳幅技术,进一步提高了该传感器电路的精度的稳定性。     

Development of an articulated mine-detecting manipulator system for mobile robots

This paper presents a servo motor selection technique for a mobile mine detection system which is operated in the field condition. As a first step, mine detection sensor should follow the earth profile while maintaining a constant distance to the earth surface. In order to acquire a reasonable manipulator trajectory and its required torque, a kind of modeling technique is devised to remove the unwanted fluctuations in the earth data. Then, Straete et al.’s normalization method is adopted and is improved to select the adequate actuator for each joint of manipulator. The improvements are as follows: First, an equivalent output power lines are plotted at the same load curve, which gives another selection criterion. Second, a temperature based criterion is proposed for the continuous limit, which estimates the steady state winding temperature of a motor, and can be used to determine a suitable motor and gear ratio. This formulation gives not only the selection of a motor and gear ratio, but also gives the estimated operating temperature. Finally, realized system is verified through the basic performance test.     

有源电力滤波器数字控制系统的研究

对有源电力滤波器全数字化控制系统的总体方案进行了设计,并联电压型三相有源电力滤波器主电路直流侧电容电压保持恒定,同时输出电流跟踪指令电流信号,详细设计了过零同步信号产生电路,并且利用PWM控制信号直接控制开关器件的导通与关断.谐波电流检测采用了瞬时无功功率理论的检测方法.最后用Matlab对有源电力系统搭建了模型并且进行了仿真,仿真结果验证了谐波电流检测方法的有效性及控制方案的可行性,可以更好地实现动态抑制谐波和无功补偿,并且整体设计精简了外设,能实现更多的控制算法.     

一种新型水中矿物油测试仪器的研制与开发

MFA 4 5 0型红外测油仪是吉林大学根据国家“九五”科技 (重点 )攻关项目的要求研制的新一代水中矿物油检测仪器 ,具有完全自主的知识产权。所采用的液芯波导红外吸收技术 ,光谱视网膜技术 ,直接稳定光源辐射的稳光技术 ,高精度的光源调制技术 ,操作安全、便捷、稳定的样品引入技术等是自行研制开发的专有技术。仪器具有优异的分析性能 :稳定性和测量精密度好 (RSD <1% ) ;灵敏度高 ,较现有同类仪器提高近 10倍 ,检出限低 ,达到 0 .0 3mg/L(油 /萃取剂 ) ;动态线性范围宽 (0 .10mg/L～ 12 0 .0 0mg/L) ;线性好 ,相关系数R2 >0 .999。仪器可广泛应用于水中矿物油、动植物油、土壤中油、油烟中油、半导体器件表面和各种工业产品表面残留油的定量测定。     

超声阵列式地下储气井专用检测系统

地下储气井的长期使用存在被锈蚀乃至爆井的危险.一种探测锈蚀程度的机电结合装置已被研制出来.测量在除去井盖的条件下进行.装置中设计了一个81阵元超声阵列探头组件,和一套匀速提升及注水(10 MHz超声耦合剂)的机械构件.电路上以频率步进脉冲调制方式,通过数字正交化、幅度均衡化以及脉冲压缩等技术的处理,获得井壁厚度探测的较...     

光纤瓦斯气体检测中锁相放大器的设计应用

由于仪器主要用于油田、煤矿等工作环境相对恶劣的地方,其工作电压不稳定,另外根据近红外光谱的特点,对传统的锁相放大器进行了改进,设计了一种适合瓦斯气体浓度检测中的锁相放大器。系统采用微处理器控制、反馈调整、扫描技术、相敏检测技术等,通过软件控制,自动调节参考信号相位,使输出信号幅度达到最优,并通过积分器进一步提高信噪比,从而能够从强噪声信号中精确的提取出光谱信号,此外还对在气体检测中普遍使用的谐波检测方法进行了实验研究,取得了良好效果。     

基于恒流源激励的远距离高精度电子秤

介绍基于恒流源激励的远距离高精度电子秤，这种电子秤克服了基于恒压源激励的电子秤在远距离传榆信号时，信号不稳定而造成的精度下降问题，同时实践证明基于恒流源激励的电子秤在温度系数上也低于基于恒压源的电子秤。