[发明专利]一种航空电磁发射装置及方法

说明书

本发明提供了一种航空电磁发射装置及方法，包括采用三相PWM全控整流方式的整流单元；机载交流电源或发电机将交流电经过整流单元转换为直流电并传递给能量存储单元；高频换向电路单元根据主控单元发出的信号切换电路工作状态，以配合发射单元的发射相位；串联谐振单元和高频换向电路单元并联，生成要求发射波形并通过发射单元发射。本发明通过将整流单元采用三相PWM全控整流方式控制调整供电端，保证了整流单元直流侧输出电压稳定且可按要求调节，并且省去了交流侧的滤波电感，降低了装置的复杂程度，减轻了装置的体积和重量，同时结合能量存储单元、高频换向电路单元以及串联谐振单元，优化了拓扑结构，提高了装置的稳定性、发射效率和时长。

技术领域

本发明涉及航空电磁勘测领域，尤其涉及一种航空电磁发射装置及方法。

背景技术

近年来，我国浅部及地形条件有利地区的资源勘查接近枯竭，急需发展深部和无人区探测技术及相关仪器装备，为深部和地形条件复杂的地区展开勘测提供有力的技术支撑。利用直升机为工作平台，对深部和地形条件复杂的地区进行大面积的资源普查和勘探，非常适合这些地区，无需地面工作人员且工作效率高，是矿产资源“攻深找盲”的重要技术手段之一。

具体地，时间域航空电磁勘探是以直升机为工作，离地面一定高度进行飞行作业，通过吊舱上的发射线圈进行大功率发射，激发大地产生二次感应场，该信号携带有地下矿体的电特性参数，通过机载的矢量磁传感器将检测该信号，通过数据处理与反演解释该信号，可通过地下矿体的特性参数及其状态特性分布情况。

一方面，为了增加矿产资源的探测深度，就需要加大航空电磁发射装置的发射磁矩，而增加发射磁矩则需要加大发射线圈上的发射电流，即需要加大发射装置的供电功率，由此来增加探测深度；另一方面，为了增加矿产资源的探测区域，就需要增加直升机的飞行里程和信号发射时间，然而，随着供电功率、飞行里程和信号发射时间的增加，发射装置的体积和重量也会增加，但是飞行平台的载荷限制，会限制发射功率的提升，缩短飞行作业的时长，影响勘探效率。

目前，航空电磁发射装置的拓扑结构一般需要多级整流-逆变-整流，各类变压器、磁性储能元件的数量较多，结构复杂、体积大且效率低下，能量损耗也较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何降低航空电磁发射装置的结构复杂程度，减轻装置的体积和重量，从而在有限的空间内提高装置的发射效率和发射时长，提高装置的稳定性。为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种航空电磁发射装置，包括：

依次连接的充电控制单元、采用三相PWM全控整流方式的整流单元、能量存储单元、串联谐振单元和发射单元；还包括分别与整流单元、串联谐振单元和发射单元连接的驱动单元；分别与充电控制单元和驱动单元连接的主控单元；以及分别与交流电源或发电机、能量存储单元、串联谐振单元、发射单元和主控单元连接的信号检测单元；交流电经过整流单元转换为直流电并传递给能量存储单元，信号检测单元检测能量存储单元的端电压信号并传送给主控单元，主控单元根据能量存储单元的端电压信号生成相应的驱动信号并传送给整流单元对应的驱动单元，整流单元根据驱动单元的驱动信号运行，保持能量存储单元的端电压在范围内保持稳定；串联谐振单元和发射单元构成串联谐振电路；信号检测单元检测串联谐振电路中的谐振电流值传送给主控单元，主控单元根据谐振电流值判断发射过程，控制发射单元的发射开关，谐振产生的发射波形生成后断开串联谐振电路。

优选地，本航空电磁发射装置还包括高频换向电路单元，高频换向电路单元设于能量存储单元和串联谐振单元之间，能量存储单元和串联谐振单元分别和高频换向电路单元连接；高频换向电路单元根据主控单元发出的驱动信号切换电路工作状态，将能量存储单元按照发射单元的发射相位与串联谐振单元连接；串联谐振单元和高频换向电路单元并联，生成要求发射波形并通过发射单元发射。

优选地，本航空电磁发射装置还包括机载交流电源或发电机，机载交流电源或发电机作为供电端，分别与充电控制单元和信号检测单元连接。