[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

说明书

一种双极性三角波生成系统及方法、瞬变电磁发射系统及方法，该系统包括直流‑直流变换电路和电压输出电路，其中，直流‑直流变换电路包括直流电源和电压变换电路，电压输出电路包括依次连接的微控制芯片、数模转换电路、功率放大电路和负载线圈，通过电压变换电路将直流电源变换为正负极性双电源而向电压输出电路供电，微控制芯片产生的数字电压信号通过数模转换电路和功率放大电路后，在负载线圈上形成双极性三角波脉冲电流，进一步可通过该负载线圈向地下发射脉冲磁场。本发明采用一种新的拓扑结构产生双极性三角波，其产生的一次脉冲磁场简单，可对激发产生的二次脉冲磁场进行On‑Time采集，适用于地表浅层探测。

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，尤其涉及一种双极性三角波生成系统及方法、瞬变电磁发射系统及方法。

背景技术

瞬变电磁法也称时间域电磁法，简称TEM，它是利用不接地线圈或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，并在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈或接地电极接收观测二次涡流场的方法。该方法可查明地下的地质结构，如矿产区、岩溶洞穴与通道、煤矿采空区和深部不规则水体等。

瞬变电磁发射系统常用的发射场源为双极性方波、双极性梯形波、双极性正弦波和双极性三角波。

由于Off-Time采集时信噪比更高并且四种波形中双极性方波产生的一次脉冲磁场激励响应的幅值最强，因此现有瞬变电磁发射系统采用双极性方波激励，采集Off-Time信号。但是对于高电阻率目标体，在Off-Time期间各个波形激励响应幅值均随电导率迅速下降，在On-Time期间三角波和半正弦波激励响应幅值几乎不随电导率变化，方波和梯形波亦随电导率增加衰减显著。因此高电导率目标体适于用三角波或半正弦波激励，采集On-Time信号。高电导率目标体又是最有开发价值的高品位富矿，因此研制能够在On-Time采集的瞬变电磁发射系统为我国矿产资源国家战略提供技术支撑就显得尤为重要。

目前我国瞬变电磁发射波形主要采用双极性方波或梯形波，观测时间为Off-Time观测，对能够产生双极性三角波的瞬变电磁发射系统的研究还较少，更不用提将该产生双极性三角波的瞬变电磁发射系统在On-Time探测上进行应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种双极性三角波生成系统及方法、瞬变电磁发射系统及方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

作为本发明的一个方面，提供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，其中：

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，用于将所述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。