[发明专利]一种极低频电磁信号发射机

说明书

本发明公开一种极低频电磁信号发射机，涉及管道检测技术领域，该发射机包括：单片机、磁场发射回路、接收线圈和铁芯；磁场发射回路包括串联谐振回路和驱动电路，串联谐振回路包括串联连接的发射线圈、电容网络、电阻网络和电流取样电阻，驱动电路分别与发射线圈和单片机连接，驱动电路产生SPWM波形驱动串联谐振回路；单片机用于调节SPWM波形的参数；在磁场发射回路停止工作时间段，接收线圈接收外部信号，单片机从外部信号中识别外部控制信号，并在下一次磁场发射回路的工作时间段，控制磁场发射回路采用设定的信号调制方式发出响应信号；单片机根据外部控制信号对SPWM波形的参数进行调节。本发明提高了电源利用效率和应用灵活性。

技术领域

本发明涉及管道检测技术领域，特别是涉及一种极低频电磁信号发射机。

背景技术

埋地钢质长输油气管道需要定期开展管道内检测作业和清管作业；为了实现对管道内运行设备的定位，需要在其上安装发射机，发射机发射极低频（Extremely LowFrequency，ELF）电磁波信号，该信号可被安装在管道外指定地点的定位检测装置（通球指示仪或者标记器）检测到，装置可记录通过的时间。当管道内运行设备发生卡堵时，通过手持接收机沿管线巡查极低频电磁波信号的强度，其信号峰值点对应卡堵位置。

小尺寸发射机易于安装和维护，但是受到电池容量和发射线圈的尺寸匝数的限制，难以维持一定的持续发射功率，因此，提高电磁波辐射效率和电源利用率非常关键。

目前，发射机电源效率低的主要原因是：现有的方案普遍采用单极性或者双极性方波直接激励发射线圈，虽然驱动电路简单，但是电源利用效率低。原因：1.方波中含有的大量直流分量消耗了电能，但是不会被接收机检测到，属于无效分量；2.方波中含有的较高频率的谐波分量会被管道和土壤吸收，不会被接收机检测到；3.发射线圈为多匝线圈，具有较大的电感量，在发射回路中形成感抗，限制了励磁电流和磁场辐射强度。

发射机的磁场辐射强度与励磁电流和电感量的乘积成正比。现有的方案中，直接使用电池电压作为励磁电压，未考虑电池电压变化、电池内阻、发射线圈直流电阻值随温度的影响，故无法保证磁场辐射强度的稳定。

未进入管道时，误打开电源开关可能导致电池电量被消耗或者耗尽，影响发射机的正常工作。

发射机的电路部分灌封后无法从外部更改工作参数；进管后，也无法对其进行控制和获取运行状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种极低频电磁信号发射机，提高了电源利用效率和应用灵活性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种极低频电磁信号发射机，包括：单片机、磁场发射回路、接收线圈、模拟数字转换器和铁芯；所述磁场发射回路包括串联谐振回路和驱动电路，所述串联谐振回路包括依次串联连接的发射线圈、电容网络、电阻网络和电流取样电阻，所述驱动电路分别与所述发射线圈和所述单片机连接，所述驱动电路用于产生正弦脉宽调制（SPWM）波形驱动所述串联谐振回路；

所述单片机用于调节所述SPWM波形的参数；所述SPWM波形的参数包括占空比；

所述接收线圈与所述发射线圈均绕制在所述铁芯上，所述接收线圈通过所述模拟数字转换器与所述单片机连接；在所述磁场发射回路停止工作时间段，所述接收线圈用于接收外部信号，所述单片机还用于从所述外部信号中识别外部控制信号，并在下一次所述磁场发射回路的工作时间段，控制所述磁场发射回路采用设定的信号调制方式发出响应信号；所述单片机还用于根据所述外部控制信号对所述SPWM波形的参数进行调节。

可选地，一种极低频电磁信号发射机还包括第一多路模拟开关和第二多路模拟开关；所述第一多路模拟开关分别与所述电容网络和所述单片机连接，所述第二多路模拟开关分别与所述电阻网络和所述单片机连接；