[发明专利]双极性三角波生成系统及方法、瞬变电磁发射系统及方法

权利要求书

1.一种双极性三角波生成系统，包括直流-直流变换电路和电压输出电路，其特征在于：

直流-直流变换电路，包括：

直流电源；以及

电压变换电路，将直流电源的输出变换为正负极性双电源以向所述电压输出电路供电；以及

电压输出电路，包括：

微控制芯片，用于产生并输出数字电压信号；

数模转换电路，用于将所述微控制芯片输出的数字电压信号转换成模拟电压信号；

功率放大电路，用于将数模转换电路输出的模拟电压信号进行放大并输出电压至一负载线圈；以及

负载线圈，所述功率放大电路的输出电压在所述负载线圈上形成双极性三角波脉冲电流；

其中，所述负载线圈具有电阻和电感特性，且该电阻和电感满足：

其中，R为负载线圈的电路，L为负载线圈的电感，U_max为功率放大电路输出的最大电压，I_m为功率放大电路输出的最大电流，t_r为电流上升沿时间，t_f为电流下降沿时间；

其中，所述输出电压的表达式为：

其中，

其中，u(t)为负载线圈上的所述输出电压波形；u_r(t)为半周期内输出电压波形；u₁(t)为对应于初值的非线性变化时间内输出电压波形；u₂(t)为对应于峰值的非线性变化时间内输出电压波形；u₃(t)为对应于尾值的非线性变化时间内输出电压波形；T为三角波脉冲周期；n为周期数，≥0，Δt₁为对应于电流初值处的非线性变化时间；λΔt₂为靠近峰值前的非线性变化时间；(1-λ)Δt₂为靠近峰值后的非线性变化时间；λ的取值区间为[0,1]；Δt₃为对应于电流尾值处的非线性变化时间；τ为时间常数，有u_d(t)为理想电压波形，i_d(t)为理想双极性三角波电流。

2.根据权利要求1所述的双极性三角波生成系统，其特征在于：

所述微控制芯片选自FPGA、DSP或STM32；

所述数模转换电路采用LTC1668CG芯片构建；

所述功率放大电路选用OPA549运算放大器；

所述负载线圈为由导线绕制而成的磁性源线圈。

3.一种使用如权利要求1或2所述的双极性三角波生成系统生成双极性三角波的方法，包括以下步骤：

将直流电源的输出变换为正负极性双电源以向电压输出电路供电；

通过所述电压输出电路中的微控制芯片输出数字电压信号；

将所述数字电压信号转换成模拟电压信号；

对所述模拟电压信号进行放大并输出电压至一负载线圈，在所述负载线圈上形成双极性三角波脉冲电流。

4.一种双极性三角波瞬变电磁发射系统，包括如权利要求1或2所述的双极性三角波生成系统，其中，所述负载线圈用于向地下发射一次脉冲磁场。

5.根据权利要求4所述的双极性三角波瞬变电磁发射系统，其特征在于，所述双极性三角波的频率范围介于1～200Hz之间，峰值电流不超过10A，上升沿时间为50μs～1ms，下降沿时间为50μs～1ms。

6.根据权利要求4所述的双极性三角波瞬变电磁发射系统，其特征在于，所述双极性三角波瞬变电磁放射系统的平均功率最高达67W，足够用于地表浅层探测。