[发明专利]一种核磁共振找水仪发射机能量管理系统

说明书

一种核磁共振找水仪发射机能量管理系统，包括动态补偿电容充电器，所述动态补偿电容充电器包括蓄电池组单元、控制电路供电单元、DC‑DC升压电路单元、恒流源单元、信号采集单元、隔离单元、控制单元。所述蓄电池组单元连接控制电路供电单元，所述恒流源单元包括大功率MOS管、运算放大器、第一采样电阻、第一DAC模块。储能电容分别连接第一隔离DC‑DC模块电源、第二隔离DC‑DC模块电源、第一采样电阻。所述信号采集单元包括霍尔器件、第二采样电阻、第一调理电路、ADC采样芯片。本发明可以通过供电电压的动态调节和恒流源输出电流动态调节，实现在发射机工作过程中，满足仪器性能需求的同时，实现对电容器存储能量的高效率管理。

技术领域

本发明涉及一种能量存储管理技术领域，具体是一种核磁共振找水仪发射机能量管理系统，应用于水资源勘探领域。

背景技术

为对地下水中的氢质子进行激发，核磁共振找水仪发射机必须具有瞬时输出大电流、高电压的电磁脉冲的能力，对此，可通过对高耐压值、大容量的电解电容（储能）进行充电，达到预定值之后，再对激发线圈进行放电，以实现瞬时大功率输出。

然而，采用储能电容充放电存在两个缺陷：第一，储能电容放电过程中，电容的输出电压和电流都会随着时间快速衰减，这必将直接影响激发的大功率电磁脉冲信号幅值衰减，影响输出波形的质量。目前，核磁共振找水仪的发射机都存在输出脉冲信号幅值衰减问题，工程上默认衰减幅值不低于85%则认为有效；国外商品仪器和国内仪器均忽略电容衰减的问题，并未对其进行补偿设计，为了实现同等程度的质子极化度，均是利用延长激发时间或增加激发次数以补偿脉冲信号幅度的衰减，这无疑降低了工作效率。第二，核磁共振选用的储能电容必须是高电压等级、大容量的电容，一般在数百伏以上，其储能电容充电过程中区别于超级电容器的充电过程（超级电容容值很大，但是充电电压等级一般较低，在数伏至数十伏之间），目前没有直接适用于能适用于核磁共振找水仪的储能电容的能量管理系统，常用充电系统均多采用锂电池充电器的工作过程，即先恒流充，再恒压充，由于在充电初期储能电容端电压为零时，这种充电原理设计充电器，在电容电压从零上升到目标电压过程中，功率MOS管承受的压降由大到小，充电初期MOS管承受的电压最大，耗散功率也最大，虽然恒流源充电过程中随着储能电容电压逐渐提高，MOS管上的电压也会逐渐减小，使得MOS管耗散功率随之减小，但是整个充电过程会持续一分钟左右，因此就整个充电过程而言，几乎一半的能量消耗在MOS管上，这对使用便携式能源的仪器而言，不利于长时间野外作业。

综上，基于核磁共振找水仪发射机充放电的特殊性能需求，结合充电效率和能量损耗方面的需求，急需一种适用于核磁共振发射机储能电容的高效能量管理系统，该系统要求具有以下特点：①、充电过程中，能够实现对高电压等级的储能电容器高效恒流充电；②、放电过程中，充电器输出电流动态可调，能够实现对储能电容电压动态补偿。③、在工作结束后，能够实现储能电容快速放电。

发明内容

鉴于此，针对目前核磁共振找水仪发射机输出电压电流随时间衰减的问题，和缺少适用于大容量大电压跨度的储能电容充电的能量管理系统的现状。本发明提供一种核磁共振找水仪发射机能量管理系统，可以通过供电电压的动态调节和恒流源输出电流动态调节，实现在发射机工作过程中，满足仪器性能需求的同时，实现对电容器存储能量的高效率管理。

本发明采取的技术方案为：

一种核磁共振找水仪发射机能量管理系统，包括动态补偿电容充电器，所述动态补偿电容充电器包括蓄电池组单元、控制电路供电单元、DC-DC升压电路单元、恒流源单元、信号采集单元、隔离单元、控制单元；

所述蓄电池组单元连接控制电路供电单元，所述控制电路供电单元包括第一隔离DC-DC模块电源、第二隔离DC-DC模块电源，第一隔离DC-DC模块电源用于恒流源单元隔离供电，第二隔离DC-DC模块电源用于控制单元、信号采集单元、隔离单元隔离供电；