[发明专利]具有上升沿提升能力的电流脉冲下降沿线性可调的控制方法及装置

摘要

一种具有上升沿提升能力的电流脉冲下降沿线性可调控制方法和装置涉及电流脉冲产生方法及装置，特别适用于负载具大电感量情况下的电流脉冲产生方法及装置，适用于地球物理勘探、工程地质勘探等领域。本发明的方法包括：调节频率，调节直流供电电源和嵌位电压源的电压，使每一输出周期产生相同形状、幅值的负载电压波形，计算正、负电流脉冲下降斜率和输出电流脉冲下降延迟时间。本发明的装置包括直流电源、电源开关、双极性电流脉冲发生器及其控制电路、感性负载、上升沿提升电路、嵌位电路和嵌位电压源。本发明提升了电流脉冲的上升沿的陡度，实现了电流脉冲下降沿线性，电流脉冲下降延迟时间可调和电流脉冲下降沿的短延时。

主权项

1、一种具有上升沿提升能力的电流脉冲下降沿线性可调的控制方法，其特征在于该方法的步骤如下：(1)、合上开关K，调节“双极性电流脉冲控制电路”的频率，输出周期性电流脉冲，电流脉冲的周期须大于电子开关的开通、关断延迟时间之和；(2)、调节直流供电电源的电压V1，改变输出电流脉冲的幅值，使电流幅值小于全控型电子开关通过的最大电流；(3)、通过控制双极性电流脉冲发生器、直流电源电压、嵌位电压源电压，使每一输出周期产生相同形状、幅值的负载电压波形Vo(t)，正向电流脉冲上升、下降期间的控制电压、电流脉冲：在t0～t1期间，给负载提供的电压Vo(t0)＝V2，V2大于直流电源电压V1，电流脉冲快速上升，提升电压用提升电容实现，在电流上升过程中，提升电容能量释放，Vo(t)下降，经过一段时间后，Vo(t1)＝V1；在t1～t2期间，Vo(t1)＝V1，电流脉冲继续上升，但变缓；在t2～t3期间，Vo(t)由正变为负值，Vo(t2)＝-V3，电流脉冲开始下降，在t3时刻电流衰减到零，在此期间，Vo(t)保持稳定，电流脉冲呈线性下降；负向电流脉冲上升、下降过程的控制电压、电流脉冲：在t3～t4期间：Vo(t)＝0；在t4～t5期间：给负载提供的电压Vo(t4)＝-V2，负向电流脉冲快速上升，提升电压用电容实现，在负向电流上升过程中，提升电容能量释放，Vo(t)幅值减小，经过一段时间后，Vo(t5)＝-V1；在t5～t6期间：Vo(t)＝-V1，负向电流脉冲继续上升，但变缓；在t6～t7期间：Vo(t)由负值变为正值，Vo(t6)＝V3，负向电流脉冲开始下降，在t7时刻电流衰减到零，在此期间，Vo(t)保持稳定，负向电流脉冲呈线性下降；其中：t0：输出正向电流脉冲的开始时刻，t1：Vo(t)下降到V1的时刻，t2：正向电流脉冲开始下降的时刻，t3：正向电流脉冲下降到零的时刻，t4：输出负向电流脉冲的开始时刻，t5：Vo(t)由-V2减小到-V1的时刻，t6：负向电流脉冲开始下降的时刻，t7：负向电流脉冲下降到零的时刻，V2：提升电压；(4)、计算正、负电流脉冲下降斜率：正电流脉冲下降斜率：$K_1=\frac{\mathrm{di}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}=\frac{R_{L}i\left(t\right)-V_3}{L}$ 负电流脉冲下降斜率：K2＝-K1 其中：RL：负载直流电阻值；L：负载电感量；V3：嵌位电压源电压；当V3＞＞RLI0时，得$K_1=\frac{\mathrm{di}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}\approx \frac{{-V}_3}{L},$ 负载电流线性下降，由于正电流脉冲和负电流脉冲在下降期间的负载电压绝对值相等，因此，正电流脉冲和负电流脉冲下降斜率相同；(5)、计算输出电流脉冲下降延迟时间(单位：μs)：$t_d=-\frac{L}{R_L}\left(\ln \frac{V_3}{V_3+I_0{R}_L}\right)\times {10}^6$ 其中，I0：电流脉冲开始下降时的电流值；通过改变V3，可调节电流脉冲下降延迟时间td，提高V3，缩短了电流脉冲下降延迟时间，V3的设置在0到电子开关额定耐压之间。