[发明专利]地空频率域电磁法可控频率源探测信号脉宽调制方法

摘要

本发明涉及一种地空频率域电磁法可控频率源探测信号脉宽调制方法，该方法如下：根据勘探深度范围确定发射电流主频的频带范围；结合勘探时对纵向分辨率的要求确定频域发射电流谱；根据能量守恒定律确定频域发射电流主频的幅值；将双极性SHEPWM波信号作为可控频率源探测信号，建立地空频率域电磁法SHEPWM可控频率源的非线性方程组并求解，得到的双极性SHEPWM波信号的开关角度。本发明除主频率个数及分布可自定义外，还可以设置主频能量，从根本上解决频率电磁法发射电流频域信息可控的问题，由期望的频域信息推导出对应的时刻序列，提高地空频率域电磁勘探纵向分辨率。

主权项

1.一种地空频率域电磁法可控频率源探测信号脉宽调制方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，根据勘探深度范围，利用趋肤深度公式(1)确定发射电流主频的频带范围：其中，δ为勘探深度，ρ为均匀半空间电阻率，f为角频率；步骤2，对应不同勘探目标，结合勘探时对纵向分辨率的要求，得到发射电流主频的个数及分布，即频域发射电流谱；步骤3，根据能量守恒定律确定频域发射电流主频的幅值：其中|J_n|是标准方波时域发射电流主频的幅值，其一次谐波电流主频幅值为(4/π)J_max，J_max为最大时域电流幅值；n为谐波次数；由步骤1和步骤2得到的频域发射电流谱的各次谐波电流幅值分别为I₁,I₂......I_i......；I_i不能高于(4/π)J_max，同时应满足能量守恒，即满足公式(4)：步骤4，将双极性SHEPWM波信号作为可控频率源探测信号，列写双极性SHEPWM波的基波及各次受控谐波的傅里叶系数和直流分量表达式：当被控分量即包含发射电流奇次谐波幅值又包含发射电流偶次谐波幅值时，采用双极性全周期无对称特点SHEPWM波；当被控分量仅包含发射电流奇次谐波幅值时，采用双极性全周期无对称特点SHEPWM波或者双极性半周期镜像对称SHEPWM波；双极性全周期无对称特点SHEPWM波y(ωt)的基波及各次受控谐波的傅里叶系数a_i、b_i和直流分量b₀如下：双极性半周期镜像对称SHEPWM波y(ωt)的基波及各奇次受控谐波的傅里叶系数a_j、b_j和直流分量b'₀如下：b'₀＝0    (10)式中，U_d为逆变器输入直流电压，N为开关角度的个数，α_k(k＝1,2,…N)为开关角度；步骤5，建立地空频率域电磁法SHEPWM可控频率源的非线性方程组：采用双极性全周期无对称特点SHEPWM波时，令双极性SHEPWM波的基波及各次受控谐波的傅里叶系数a_i＝I_i，同时傅里叶系数b_i＝0和直流分量b₀＝0，得到非线性方程组(11)：0＜α₁＜α₂＜…＜α_N＜2π    (12)采用双极性半周期镜像对称SHEPWM波时，令双极性SHEPWM波的基波及各次受控谐波的傅里叶系数a_j＝I_i，同时傅里叶系数b_j＝0和直流分量b'₀＝0，得到非线性方程组(13)：0＜α₁＜α₂＜…＜α_N＜π    (14)对非线性方程组(11)、(13)求解，获得时间轴上的开关角度α₁、α₂、…、α_N。