船用锅炉的作用

核心提示船舶锅炉主要是用来产生蒸汽,油船用来加热货油与自用燃油等,货船主要用来加热燃油,当然也要用来加热生活用热水,主机缸套水等,也有用于厨房的蒸汽锅。船用锅炉与陆用锅炉不同之处是,对外形、尺寸和重量有严格的限制。例如,在军舰上宁可牺牲锅炉的热效率

船舶锅炉主要是用来产生蒸汽,油船用来加热货油与自用燃油等,货船主要用来加热燃油,当然也要用来加热生活用热水,主机缸套水等,也有用于厨房的蒸汽锅。

船用锅炉与陆用锅炉不同之处是,对外形、尺寸和重量有严格的限制。例如,在军舰上宁可牺牲锅炉的热效率而不设置空气预热器,甚至也不设置省煤器。在结构上,锅炉应能适应船舶摇摆、倾侧和冲击等航行条件。船用锅炉要有一定的汽、水贮存容积,以适应蒸汽动力机械频繁和大幅度改变负荷的需要。为了满足轻小和机动性高的要求,普遍燃用重油。锅炉蒸发量为10~200吨/时,蒸汽参数略低于相应蒸发量的电站锅炉。早期船用锅炉都是用铁板或铜板铆接而成,蒸汽压力不超过02兆帕。1850年后火管锅炉得到发展。

船用锅炉上使用的燃烧器也与陆上使用的不同,正常以AW转杯燃烧器为主

请问下JFET三极管中的源极电阻的计算问题,为什么源极电阻RS的计算会是这样的,电路图如下

1、PLC即可编程控制器(Programmable logic Controller,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(International Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:

“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。”

PLC的特点

21可靠性高,抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样,整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

22配套齐全,功能完善,适用性强

PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

23易学易用,深受工程技术人员欢迎

PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

24系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。

25体积小,重量轻,能耗低

以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。

PLC的应用领域

目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。

31开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

32模拟量控制

在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。

33运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

34过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

35数据处理

现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

36通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。

新能源汽车原理是什么

二极管激光器及二极管泵浦的固体激光器现已成为固体激光器的发展主流,其转换效率高,稳定性好、可靠性高,是迄今惟一不需维护的激光系统,具有输出的光束质量高、体积小、结构紧凑等优点,已经获得了广泛的应用。二极管泵浦固体激光器设计中涉及许多关键技术,电源技术是其中之一,它涉及的主要问题是如何根据固体激光器的要求设计半导体激光二极管的驱动电源。半导体激光器驱动电源的基本要求是: 恒流源、电流稳定度高(至少应小于10-3)、纹波系数小、具有特殊的抗电冲击措施和保护电路[1]。在实际项目中,二极管泵浦固体激光器用于机载导弹测距,采用nm半导体大功率激光器作为泵浦源,要求驱动电源体积小,驱动电流2A,驱动方式为脉冲驱动,脉冲频率和宽度可调、蓄电池供电(5左右)。目前许多的商用的或用于试验研究的驱动电源很难完全满足使用要求,因此为其设计简单、方便、稳定、可靠的驱动电源具有重要的意义。 1电路结构及原理: 该半导体激光器驱动电源由脉冲电路、控制电路、稳流电路和保护电路的四部分组成,系统框图如图1所示。 11 稳流电路 在稳压或稳流电源中,目前常用的是开关电源和线性电源,由于开关电源的瞬态响应较差、纹波系数较大[2],对瞬态特性和温度度要求较高的半导体激光驱动电源采用线性电源较为合理。为了实现高的电流稳定度,驱动电路大多采用负反馈的控制方法,原理图见图2。工作时,通过电阻电流采样反馈为驱动电流提供有源控制。方法是在功率晶体管的源极串联一个采样电阻RS,用于取样反馈,该取样电压经过I/U转后,作为反馈电压与设定电压进行比较,进而通过调整功率晶体管的电阻大小对输出电流If进行调整。整个闭环反馈系统处于动态平衡中,以达到稳定电流的目的。 输出电流If与设定的参考电压ref的关系可由负反馈原理得到 ,上式只是一个近似的表达,随着负载的不同和输入电压的变化,输出电流还是有微小的变化,但是由于前置放大器放大倍数很高,使得输出电流变化很小,稳定度一般能达到10-5量级。 实际上,线形稳压源和稳流源的结构原理基本相同,只是输出方式的不一样,即负载的加载方式不同,譬如,在图2中,如果负载也采样电阻并行连接,图2 就成了一个恒定输出电压为ref的稳压源。同样的,基于这种方式的稳压源稍加调整也可作为恒流源。目前,各种可调稳压器集成芯片技术成熟,产品丰富,因此可以对这种芯片的功能进行扩展以满足我们的设计要求。 考虑到实际应用情况,如电源体积、输出电流大小、特别是瞬态响应,我们选用ONSEMI的低压差大电流集成可调稳压芯片NCP,它的瞬态响应比同类稳压器要快,建立时间1-3us,可承受电流值达2A,具有内部电流限制和热保护功能等,其功能框图如图3所示。图3显示的是其稳压工作的情况,根据前面叙述的原理,对该集成电路进行扩展以将其设计成为一个稳定度很高的恒流源,几种扩展方法中,实验证明比较合理的工作方式如图4所示。先不考虑图中虚框内的电路,当加电之后,电路开始工作,进入稳态时,由于集成电路内部的反馈作用,R11两端的电压始终保持在09,所以,R7两端的电压始保持在 ,故流过R7两端的电流Is由下式确定: 因此,改变R3、R11、R7可以灵活的调整输出电流的值。按照图4中各元件的取值,通过计算得到Is=2A,此恒定电流将流过激光二极管到地,由于 NCP内部的比较器具有很高的放大倍数,因此,电流的稳定度非常的好。另外,从R11和NCP的GND端流出到负载的电流小于4mA,与2A相比影响很小。图中C8的作用为改善电源的瞬态响应特性,在实验部分将详细叙述。 12 脉冲控制电路 脉冲控制电路如图4虚框所示,当脉冲控制pulse为低电平时,三极管 截止,其集电极被电源电压控制在高电平,二极管D5正向导通,因此NCP的ADJ端被强制在高电平,这个电平值必须高于恒定电流流过负载时ADJ端的电平值,让R11两端电压远远高于09伏,使得NCP内部的功率晶体管截止,从而使流过LD的电流近似为零。因此,与激光二极管并联的1K电阻R11的作用是防止截止状态时激光二极管出现的高阻特性让ADJ端的电平出现不稳定,当负载呈现一般的电阻特性时,R11可以不要。当pulse跳向高电平时,晶体管的集电极电位转向低电平,从而瞬间让ADJ端电位很低,使得R11两端电压远低于09伏,从而使NCP内部的功率晶体管导通, ADJ的电位开始上升,最后进入稳定工作阶段, 恒定电流流过激光二极管。二极管D5也进入反偏状态,起隔离作用,直到下一个低电平pulse控制的到来,如此反复,实现了大电流的快速开关,这主要得益于NCP的快速响应特性,其本质是因为其内部集成了高速放大器及高速功率放大晶体管。 脉冲控制电路是整个设计中最重要的地方,虽然还有其他方式可实现这一个功能,如在负载上串联一个功率MOS开关,或在电源端串联一个高边MOS开关,但理论和实验都证明了这两种方式存在的问题,如电源的稳定性和响应特性都没有图4所示的工作方式好。 13 脉冲产生电路 图4中的脉冲控制pulse来自脉冲产生电路[5],脉冲产生电路如图5a和图5b所示。 5a为该电源内部振荡电路,由构成,四个与非门的作用是选通接受内部控制还是外部控制输出到trigger,trigger 控制所需要的trigger的频率。图5b是一个由定时器构成的下降沿触发的单稳电路。该单稳电路的特点是脉冲宽度与定时器5端的电压成非常好的线形关系,这主要得益于应用了由放大器LM和电容C6构成的自举电路[6],因此,这就实现了控制脉冲恒流源脉冲频率和脉冲宽度的功能,脉冲宽度能接受外部电压的控制,如来自温度传感器热敏电阻上的电压。 14 保护电路 由于半导体激光器对于电冲击的承受能力很差,在使用过程中,出现较多的电冲击是电源开启或关断过程中产生的电压、电流浪涌冲击。所以电源中必须采取保护措施,传统的保护电路方式很多,如采用慢启动电路、短路保护开关等。在该应用中,该电源是蓄电池供电,供电电压波动较小,且选用的集成芯片内部具有慢启动、热保护、尖峰电流限制功能,因此只需在半导体激光二极管两端反向并联一个普通二极管以防止反向浪涌。 2试验结果及 上述各个电路模块都预先在Pspice A/D上进行了仿真和优化,最后了实物电路,试验结果达到了预期的设想。当负载为纯电阻1Ω、脉冲控制周期1ms、脉宽约40us、R3两端无并联电容时,R7两端的电压波形如图6所示。从前面可知,R7两端的电压与流过负载的电流完全对应,只差一个比例系数。从示波器上的看出,恒流脉冲的上升时间约2us,下降时间约1us,在同样的条件下,负载为nm大功率半导体激光器时R7两端的电压波形如图7所示。前面负载选用纯电阻1Ω的原因是: 2A电流流过激光二极管时,稳态下该激光器的等价负载电阻约1Ω,这样可以更好的对比他们的工作情况。从示波器上可以看出,在上升阶段,有一段持续时间约5us的衰减振荡,这主要是因激光二极管到在达稳态之前,它的阻抗特性变化较大,如寄生电感和电容。从电路原理上,在R3两端并联一个电容C8是可以消除这种性能的恶化,通过试验测得,电容取值在1-2nf之间比较合适,电容取值过小,震荡不能完全消除,取值过大会使得脉冲缓慢沿着斜坡上升,响应变慢。图8显示了电容为1nf时R7两端的电压波形,可见,输出特性改善了许多。这也说明对于恒流源,负载的阻抗特性,如并联电感、串联电容对电源输出的瞬态特性影响很大!在用恒流源驱动半导体激光器时要特别注意。 电源中大多数电阻电容采用贴片式元件,两层布线,元件双面布置,整个电源体积可以做得非常小,可以达到4cm×4cm×15cm, 非常方便的应用于如激光测距一类对电源体积要求较小的应用中,另外,在65v蓄电池供电下,用该电源驱动nm大功率半导体二极管,反复进行开了开关测试,激光器工作良好! 3 结果 基于集成稳压芯片NCP,采用最少的器件,设计了低电压大电流脉冲半导体激光驱动电源,电源稳定、可靠、体积小、控制简单、脉冲宽度和频率可调。驱动电流2A时,脉冲上升时间小于4us,下降时间小于2us,响应迅速,无过冲、反冲,达到了机载导弹测距中对半导体激光器的电源要求。这也说明了合理选择成熟的稳压芯片可以设计功能丰富的恒流源。该电源中的设计思路可应用于其它脉冲恒流源的电源设计中。 参考文献 [1] 李适民,黄维玲 激光器件原理与设计[M] :国防工业出版社,:~ [2] Horowitz P电子学(第二版)[M]:电子工业出版社,:~ [3] Dorf R C Modern control system(ninth edition) [M] Science Press, Pearson Education North Asia Limited, , ~ [4] 邓 军,单江东,张娜,等 大功率半导体激光器驱动器的研究与设计[J]半导体光电,,24(5):~ [5] 陈浦同 新编集成电路应用例[M]:电子工业出版社,:25~44 [6] David ABell Solide State Pulse circuits[M] Reston Publishing pany, Inc,:~ [7] Doug Hodgson, Bill Olsen Protecting your laser diode Application note 3, ILX Lightwave Corp, [8] Doug Hodgson, Kent Noonan, etc Pulsing a laser diode Application note 11,ILX Lightwave Corp,

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频率域磁异常转换

随着时代的发展,新能源汽车正逐渐走进我们的生活。21世纪,电动汽车将成为未来新能源的最终淘汰方式。毫无疑问,电动汽车最大的优点是没有排放污染。其次,电动车还具有噪音低、结构简单、使用维修方便的特点。那么新能源汽车的原理是什么呢?

新能源汽车的原理是什么&mdash&mdash电动汽车的心脏:电动机

纯电动汽车完全由电机驱动,而不是发动机。许多人认为电动机的功率不如发动机。然而,在先进的交流电机驱动下,现代电动汽车的功率甚至远远超过了许多大排量内燃机。

电动机可以在相当宽的速度范围内高效地产生扭矩,这意味着即使只需要单级减速齿轮,电动车也可以驱动汽车。

实际上,电机驱动相比发动机有两个技术优势:第一,当发动机能够高效产生扭矩时,转速被限制在一个很窄的范围内(即经济运行区),所以变速箱要适应这个特性。然而,电动机可以在宽速度范围内有效地产生扭矩,这意味着即使只需要单级减速齿轮,电动车辆也可以驱动汽车。其次,由于引入了高度电气化的调节系统,电机实现动力输出的快速响应能力远高于发动机,这意味着电机的响应比发动机更灵敏。

新能源汽车的原理是什么&mdash&mdash电动汽车&ldquo汽车油箱&rdquo:电池组

电驱动调节系统是电动汽车的神经中枢,连接和调节电动机、电池等辅助系统。根据工作原理,电驱动调节系统可分为三个部分:车载电源模块、电驱动主模块和摊铺模块。

电驱动主模块由中央调节单元、驱动调节器、电机、机械传动装置等组成。

中央调节单元根据油门踏板和刹车踏板的输入信号,向驱动调节器发送相应的调节指令,以调节电机的启动、加速、减速和制动。驱动调节器的作用是根据中央调节单元的指令和电机的转速、电流反馈信号数,调节电机的转速、驱动力矩和旋转方向。

车载电源模块由电池电源、能量管理系统和充电调节器组成。

由于电机驱动所需的等级电压往往与摊铺装置的电压要求不一致,因此摊铺装置所需的电压要求大多为12V或24V低压电源,而电机驱动要求大多为高压电源,所使用的电机类型不同,所需的电压等级也不一定相同。为满足这一要求,可将多个12V或24V电池串联成96-384V高压DC电池组,然后通过DC/DC转换器提供不同的电压。

能量管理系统的关键功能是做好汽车行驶中的能量分配,协调各功能部件的能量管理,使有限的能源得到最大的帮助。能量管理系统与主电驱动模块的中央调节单元协同调节发电的反馈,使得电动汽车在减速滑行下坡时能够回收能量,进而借助能量有效提升电动汽车的续航能力。

充电调节器是将电网的供电系统转换成给电池充电所需的系统,即把交流电转换成相应电压的直流电,并根据需要调节充电电流。

以上是边肖汽车对新能源汽车原理的简单介绍,也是对新能源汽车原理的简单介绍。边肖汽车为朋友们简单介绍了三个方面,即电动汽车的心脏:电动机和电动汽车&其他;汽车油箱&rdquo:电池组和电控系统,那么朋友们看完车系简介基本知道多少?那么今天的简单介绍就结束了。回头见!

百万购车补贴

为什么功放板非要用环牛做电源啊,用稳压模块不行吗?会影响音质吗?

把原观测平面的磁异常换算到某一高度(上下延拓),把实测的磁异常ΔT换算为Xa,Ya,Za三个分量,或求其水平方向和垂直方向的导数,把斜磁化情况下的磁异常化到地磁极等,这些磁异常转换的方法在解释中得到广泛的应用。对实测的磁异常进行转换处理在频率域实现最为方便、快捷。所谓频率域位场转换是把空间域实测的磁异常通过傅里叶变换得到频谱,再乘以换算因子,反复换算来实现。人们习惯把空间域的磁异常通过傅里叶变换来实现各种换算称为频率域或波数域换算。

在频率域进行磁异常的转换,其最大优点是空间域的褶积关系变为频率域的乘积关系;同时还可以把各种换算统一到一个通用表达式中,从而使磁异常的换算变得简单。另一个优点则是可以从频谱特性出发,形象地讨论各种换算的滤波作用。

下面着重讨论三度异常在频率域中的各种换算,实测磁异常为水平观测面。

(一)延拓

延拓是把原观测面的磁异常通过一定的数学方法换算到高于或低于原观测面的平面上,分为向上延拓与向下延拓。向上延拓是一种常用的处理方法,它的主要用途是削弱局部干扰异常,反映深部异常。我们知道,重磁场随距离的衰减速度与具剩余密度和磁性的地质体体积有关。体积大,重磁场衰减慢;体积小,重磁场衰减快。对于同样大小的地质体,重磁场随距离衰减的速度与地质体埋深有关。埋深大,重磁场衰减慢;埋深小,重磁场衰减快。因此小而浅的地质体重磁场比大而深的地质体重磁场随距离衰减要快得多。这样就可以通过向上延拓来压制局部异常的干扰,反映出深部大的地质体。图3-7-1是内蒙古某地用磁法勘探普查超基性岩的实例。该地区浅部盖有一层不厚的玄武岩,使磁场表现为强烈的跳动。为压制玄武岩的干扰,将磁场向上延拓了500m。由图可知,向上延拓的磁场压制了玄武岩的干扰,同时右侧部分反映了深部的超基性岩磁场。图3-7-2用向上延拓压制了浅部矿体的异常,突出了深部盲矿体产生的低缓异常。

通过向上延拓来研究深部磁性基底构造也是其应用的一个重要方面。如把一个地区航磁资料先化极与向上延拓,消除了浅部磁性体影响后再作磁场分区。

与向上延拓相反,向下延拓时随着延拓深度的加大,一些浅的局部干扰或误差也迅速增大,使延拓曲线发生剧烈跳动,甚至出现振荡而无法利用。为了克服这种影响,往往将圆滑和延拓配合使用,在向下延拓之前要对异常进行圆滑。

利用向下延拓可以分离水平叠加异常。我们知道,磁性体埋深越大,异常显得越宽缓。剖面越接近磁性体,磁异常的范围越接近磁性体边界。例如,对两个相邻的板状体而言,当它接近地表时,实测磁异常可能明显地显示两个峰值。但当埋深大于两个板体的距离时,则其叠加异常将显示为两个宽而平的异常。因此,将叠加的磁异常向下延拓到接近磁性体界面时就可能把各个磁性体的异常分离开来,增强分辨能力(见图3-7-3)。

图3-7-1 用向上延拓压制浅部玄武岩异常的影响

1—玄武岩;2—沉积岩

图3-7-2 用向上延拓压制浅部矿体的异常

利用向下延拓还可以评价低缓异常,低缓异常是指强度和梯度都比较小的异常,显然这是磁性体埋藏较深的标志。低缓异常的某些异常特征是不明显的,用它来进行解释推断有一定困难。解决这一困难的办法就是向下延拓。向下延拓一方面可以突出叠加在区域背景上的局部异常,使之尽量少受区域场的影响;另一方面可以“放大”某些在低缓异常中不够明显的异常特征(如拐点、极值点、零值点等),有利于进一步解释推断。

下面我们来推导频率域延拓公式。

1向上延拓

设场源位于z=H平面以下(H>0),则磁场在z=H平面以上是对x、y、z的连续函数,具有一阶和二阶连续可微的导数。若z=0观测平面上的磁场T (x,y,0)为已知,可以得到向上延拓公式为

地球物理勘探概论

由褶积积分公式可知,上式为T(x,y,0)与 关于变量(x,y)的二维褶积。空间域的褶积与频率域的乘积相对应。下面分别求T(x,y,0)及 的傅里叶变换,设T(x,y,z)对于变量(x,y)的傅里叶变换为ST(u,v,z),有:

地球物理勘探概论

图3-7-3 向下延拓分离水平叠加异常

地球物理勘探概论

利用上式可以由已知的T(x,y,0)求出其频谱ST(u,v,0)。进一步求 的傅里叶变换,应用Erdelyi(1954)给出的积分变换表可以得到:

地球物理勘探概论

当z<0时上式成立。由式(1-2-4)、式(1-2-5)并用褶积定理有:

地球物理勘探概论

上式对于z≤0成立。

T(x,y,z)是ST(u,v,z)的反傅里叶变换,即

地球物理勘探概论

式(3-7-6)即为向上延拓的频谱表达式。

2向下延拓

我们还可把这一表达式进一步推广到0<z<H的情况。假如我们已知z=h(0<h<H)平面上的场值,则根据向上延拓公式,可求出向上延拓距离为h的平面(即z=0平面)上的场值:

地球物理勘探概论

根据上面同样的推导方法可以求得:

地球物理勘探概论

所以

地球物理勘探概论

上式对于0<h<H成立。这样就把表示式(3-7-1)扩展到场源以上的-∞<z<H。

式(3-7-6)表明,由z=0平面上的磁场值,求出它的傅里叶变换ST(u,v,0),由它乘以延拓因子 ,z>0时向下延拓,z<0时向上延拓),然后通过反傅里叶变换,即可求出z<H空间磁场的表示式。

(二)导数换算

重磁异常的导数可以突出浅而小的地质体的异常特征而压制区域性深部地质因素的影响,在一定程度上可以划分不同深度和大小异常源产生的叠加异常,且导数的次数越高,这种分辨能力就越强(图2-8-8)。

重磁高阶导数可以将几个互相靠近、埋深相差不大的相邻地质因素引起的叠加异常划分开来,如图3-7-4所示。

图3-7-4 两个相邻球体异常的叠加

这些功能主要是因为导数阶次越高,则异常随中心埋深加大而衰减越快。从水平方向来看,基于同样道理,阶次越高的异常范围越小,因而无论从垂向看或从水平方向看,高阶导数异常的分辨能力提高了。

下面我们来推导重磁异常导数换算的公式。如果令Szx(x,y,z)、Szy(x,y,z)、Szz(x,y,z)及Szxx(x,y,z)、Szyy(x,y,z)、Szzz(x,y,z)分别为Za(x,y,z)对x、y、z的一阶导数及二阶导数的频谱,则由微分定理易于得到:

地球物理勘探概论

地球物理勘探概论

地球物理勘探概论

同理,可以写出:

地球物理勘探概论

由此可知,求磁场的n阶垂向导数的频谱,应乘上的导数因子为[2π(u2+v2)1/2]n;而求磁场沿x方向或y方向的n阶水平导数的频谱,应乘上的导数因子为(2πiu)n或(2πiv)n。

如果求磁场的m阶垂向导数、n阶沿x方向水平导数、l阶沿y方向的导数的频谱(即求 的频谱),应乘上的导数因子为

地球物理勘探概论

进一步设l是实测平面上任一方向,它与x轴的夹角为α,则有:

地球物理勘探概论

两边作傅氏变换并应用微分定理,得知:

STl(u,v,z)=i(2πucosα+2πvsinα)ST(u,v,z)

利用上式即可实现磁场的频率域方向导数计算,以此突出某一方向的异常特征。

(三)ΔT换算Hax、Hay、Za各分量

由磁场与磁位的关系可以得到以下磁场各分量之间的关系式:

地球物理勘探概论

上列式中t0为地磁场方向的单位矢量。

设Sx(u,v,z)、Sy(u,v,z)、Sz(u,v,z)以及ST(u,v,z)分别为Hax(x,y,z)、Hay(x,y,z)、Za(x,y,z)及其ΔT(x,y,z)的频谱。

利用频谱微分定理可得到上列场各分量导数在频率域内相应的换算关系式:

地球物理勘探概论

式中 ,而L0、M0、N0为地磁场单位矢量t0的方向余弦。

(四)化到地磁极

把ΔT化到地磁极的过程包含了ΔT化Za的分量换算和斜磁化Za化垂直磁化Za⊥的磁化方向换算。式(3-7-9)中的第三个式子已经实现了ΔT(x,y,z)与Za(x,y,z)频谱之间的换算,下面我们来进一步推导斜磁化Za化到垂直磁化Za⊥的公式。

磁化方向换算的方法是由斜磁化的磁场Za求垂直磁化方向的磁位U⊥,再由垂直磁化磁位U⊥求垂直磁化的磁场Za⊥。

(1)垂直磁方向的磁位U⊥:

地球物理勘探概论

Za1是原斜磁化方向的磁场。上式表明垂直磁化磁位U⊥是Za1沿着原磁化方向t1反方向的曲线积分。

由傅里叶变换可以写出Za1的频谱表达式:

地球物理勘探概论

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(2)由垂直磁化磁位U⊥求垂直磁化磁场Za⊥:

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由(3-7-9)式可以看出,由斜磁化Za化为垂直磁化的转换因子是:

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q1是原磁化方向的方向余弦。

因此,由ΔT化到地磁极的转换因子为

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若不考虑剩磁,即地磁场方向的方向余弦q0与磁化方向的方向余弦一致,则上式可进一步化简为

地球物理勘探概论

由于这种转换相当于把ΔT换算到地磁极的地磁场状态,故称为化到地磁极。

(五)几种换算的滤波作用

1磁异常的转换与电滤波的相似性

我们知道,对无线电技术中的滤波来讲,滤波器的输入和输出可以是随时间变化的电压,线性滤波器的输入εi(t)和输出ε0(t)的关系可用一个褶积型的积分方程式表示:

地球物理勘探概论

函数φ(τ)称为权函数,反映了滤波器的特性,也称滤波器的脉冲响应函数。对褶积积分方程进行傅里叶变换就可得到频率域内输入-输出方程:

地球物理勘探概论

式中:E0(ω)、Ei(ω)和Φ(ω)分别为ε0(t)、εi(t)和Φ(t)的傅里叶变换;ω=2πf称为角频率;Φ(ω)为滤波权函数的频谱,也称为滤波器的频率响应函数。

对于磁异常转换,若设转换前后的二度磁异常分别为Z(x)及Zb(x),则可对空间磁异常的转换写出其一般形式:

地球物理勘探概论

这也是一个褶积方程,φ(x)为参加磁异常换算的函数。

如向上延拓,可表示为

地球物理勘探概论

同样,也可写出频率域内磁异常转换的关系式:

地球物理勘探概论

式中:Sb(ω)、S(ω)、Φ(ω)分别为Zb(x)、Z(x)及φ(x)的频谱。

若将磁异常变换在空间域、频率域的表达式与滤波器在时间域、频率域的输入-输出方程式做一对比,可以发现二者是相似的。转换前后的异常对应于输入、输出电压,转换时参加运算的函数φ(x)则对应于滤波器的权函数,这里所不同的仅仅是电压是时间的函数,而磁异常是空间坐标的函数。因此,我们可以把磁异常的转换看成是对异常的滤波,有关滤波的一些基本理论都能用于磁异常的转换。

2几个常用换算的滤波作用

磁异常的换算相当于一种滤波,滤波器的权函数就反映了换算的特性。在频率域中通过研究权函数的频谱(即频率响应函数)来了解磁场换算的滤波作用,下面以二度异常的几种换算的频率响应为例来说明。

图3-7-5画出了向上延拓、向下延拓、垂向一次导数、垂向二次导数的频率响应函数Φ(ω)随角频率ω变化的图形。

图3-7-5 二度异常几种换算的频率响应曲线

由图可见,向上延拓的频率响应:Φ上延(ω)=e-h|ω|。

当ω=0时,Φ(ω)=0;当ω趋于无穷时, 趋于零。它起到了压制高频让低频通过的作用,相当于一个低通滤波器。

向下延拓、垂向一次导数、垂向二次导数的频率响应分别为eh|ω|、ω、ω2,由图形及分析频率响应的表达式容易知道三者都相当于一个高频放大器。比较二者,可以发现向下延拓的频率响应随ω增大,呈指数规律增加。当ω趋于无穷,Φ趋于无穷,它对高频放大作用特别明显,且是不收敛的,故在计算时要特别注意。在运算时常常加一个圆滑因子,以对高频放大作用进行一些抑制。其次,垂向二次导数的频率响应比垂向一次导数在高频放大作用上更强一些,因为它们随ω增大的规律与导数方次有关。导数次数愈高,愈要注意设法压制高频干扰。

1、用环牛效率比普通变压器高。

2、环牛对电路的干扰比较小。

3、功放需大功率的动态电源(瞬间功率可达几百W以上),这是稳压比较难做到(小功率的功放当然没问题但成本高没必要)。

 
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