[发明专利]伪随机编码磁性源脉冲发射机及其电流产生方法

权利要求书

1.一种伪随机编码磁性源脉冲发射机，包括：

电源；

伪随机码生成单元，用于生成并发出伪随机编码时序逻辑信号；

数字逻辑控制单元，与所述伪随机码生成单元相连，用于存储、调用、发出伪随机编码时序逻辑控制信号；

驱动单元，用于接收并处理所述数字逻辑控制单元所发出的伪随机编码时序逻辑控制信号，将其转换为驱动能力更强的伪随机编码时序逻辑驱动信号；

功率逆变电路单元，在伪随机编码时序逻辑驱动信号的作用下产生伪随机编码电流，并输入后接的发射线圈后生成伪随机编码电流波形；以及

有源钳位电压控制单元，在伪随机编码时序逻辑驱动信号的作用下对所述伪随机编码电流边沿进行快速提升，用于提高所发射的伪随机编码电流波形质量；

所述有源钳位电压控制单元，在伪随机编码发射电流上升沿和下降沿期间，给所述发射线圈提供一个稳定的大反向电压，分别在电流上升沿和下降沿到来的时刻进行钳位，使伪随机编码发射电流线性快速上升或下降。

2.根据权利要求1所述的伪随机编码磁性源脉冲发射机，所述数字逻辑控制单元包括FPGA。

3.根据权利要求1所述的伪随机编码磁性源脉冲发射机，所述驱动单元包括驱动电路，所述驱动电路基于MOSFET驱动芯片搭建而成。

4.根据权利要求1所述的伪随机编码磁性源脉冲发射机，所述功率逆变电路单元包括功率逆变全桥电路；所述的功率逆变全桥电路包括4个MOSFET功率开关M1、M2、M3、M4，通过控制MOSFET功率开关的导通与截止，产生符合重复频率要求的伪随机编码电流。

5.根据权利要求1所述的伪随机编码磁性源脉冲发射机，所述的电源包括：直流电源、AC-DC电源或者蓄电池组。

6.根据权利要求1所述的伪随机编码磁性源脉冲发射机，所述有源钳位电压控制单元包括有源钳位电压源，所述的有源钳位电压源包括一个MOSFET功率开关M5，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6组成的电容组，并联的电阻R1、电阻R2，以及高压电源模块，钳位电压为U_c。

7.一种伪随机编码磁性源脉冲发射机电流产生方法，利用权利要求1至6任一项所述的伪随机编码磁性源脉冲发射机发射电流，所述伪随机编码磁性源脉冲发射机电流产生方法，包括：

步骤A：通过伪随机码生成单元生成并发出伪随机编码时序逻辑信号并输入数字逻辑控制单元；

步骤B：数字逻辑控制单元对所述伪随机编码时序逻辑信号进行存储、调用、发出伪随机编码时序逻辑控制信号；

步骤C：利用驱动单元将步骤B所发出的伪随机编码时序逻辑控制信号转换为驱动能力更强的伪随机编码时序逻辑驱动信号并输入功率逆变电路单元；以及

步骤D：所述功率逆变单元在伪随机编码时序逻辑驱动信号的作用下产生伪随机编码电流，并输入后接的发射线圈进而生成伪随机编码电流波形，同时利用有源钳位电压控制单元对所述伪随机编码电流边沿进行快速提升，提高所述伪随机编码电流波形质量。

8.根据权利要求7所述的伪随机编码磁性源脉冲发射机电流产生方法，所述步骤D，包括：

步骤D1：第三路时序逻辑控制信号触发M5导通；同时第一路时序逻辑控制信号触发M1，M4导通，M2、M3均处于截止状态；

步骤D2：当第三路时序逻辑控制信号S3触发M5截止，有源钳位电压源停止放电，此时M1，M4仍处于导通状态，直流电源U_S给发射线圈供电，电流缓慢上升至最大值，进入稳定电流状态；

步骤D3：当时序逻辑控制信号S1触发M1，M4截止时，M5处于截止状态，在M1、M4关断瞬间，使M5的反向并联体二极管正向导通；此时，发射线圈中存储的能量通过功率开关M5的反向并联体二极管向电容组C1、C2、C3、C4、C5、C6泄放，使电容组两端电压升高至U_c，发射电流呈指数规律缓慢减小；

步骤D4：在发射线圈向电容组泄放结束，发射线圈中电流接近于零，第三路时序逻辑控制信号S3再次触发M5导通，钳位电压U_c供电，同时第二路时序逻辑控制信号S2触发M2，M3导通，U_c通过M5、M2、发射线圈，M3构成回路，电流在有源钳位电压控制单元的钳位电压下快速提升，方向与之前电流方向相反；此过程中，M1、M4均处于截止状态；

步骤D5：当第三路时序逻辑控制信号S3触发M5截止，此时M2，M3仍处于导通状态，M1、M4均处于截止状态，直流电源U_S给发射线圈供电，电流缓慢上升至最大值，方向与之前电流方向相反；以及

步骤D6：当第二路时序逻辑控制信号S2触发M2，M3截止时，M5仍处于截止状态，在M2、M3关断瞬间，使M5的反向并联体二极管正向导通；此时，发射线圈中存储的能量通过功率开关M5的反向并联体二极管向电容组C1、C2、C3、C4、C5、C6电容组泄放，使电容两端电压升高至U_c，发射电流呈指数规律缓慢减小。