CSAMT法静态效应模拟及其校正方法对比
第29卷 增刊
物探化探计算技术
2007年10月
基金项目:国土资源大调查项目(1212010660302)收稿日期:2007-06-30
文章编号:1001—1749(2007)增刊(1)—0064—04
CS A MT 法静态效应模拟及其校正方法对比
陈 辉1
,王春庆1
,雷 达2
,王书民2
,孟小红1
,吕国印
2
(1.中国地质大学 地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室,北京100083;
2.中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所,廊坊065000)
摘 要:在可控源音频大地电磁法中,由于浅层不均匀体的存在,总会存在一些静态现象。而静
态问题又一直是电磁测深领域一个棘手的问题,它直接影响到电磁测量结果的解释。因此,必须对这种影响进行校正。这里通过对低阻静态模型的响应特征进行分析,并选用几种常见的静校正方法进行校正,对比其校正效果。
关键词:CS AMT;静态效应;静态模型;静态校正
中图分类号:P 63113+
25 文献标识码:A
0 前言
在可控源音频大地电磁法勘查中,当地表存在局部导电性不均匀体时,电流流过不均匀体,并在其表面上形成积累电荷,进而产生一个与外电流场成正比的附加电场,使得实测的各个频率的视电阻率值,相对于无局部不均匀体时有一个常系数的变化。从而在浅层不均匀体周围引起电流密度的密集或稀疏分布的畸变现象,导致地表观测的电场分量增强或减弱。其突出表现是在视电阻率～频率双对数坐标中,视电阻率曲线沿着视电阻率轴平行
移动,这就是静态位移效应[1～7]
。静态效应严重影响CS AMT 方法的定性解释结果,出现虚假的陡立深大断裂或垂向大延深的异常体。同时也会严重影响一维定量解释结果,无论电阻率值或层厚度都将产生不可忽略的误差。因此在数据资料中,对静态效应做校正,消除或减小其影响,对于CS AMT 的数据处理及解释有着重要的意义。
1 均匀大地中静态模型的响应特征
浅层电性不均匀体造成可控源音频大地电磁
测深曲线的畸变,给测深资料的解释带来许多困
难。为了更好地处理和解释浅层电性复杂区域的可控源音频电磁测深资料,必须首先了解浅层电性不均匀体对可控源音频电磁测深资料的影响特征。
为此作者设计了静态模型,利用雷达教授级高工编写的CS AMT 二维正演计算程序软件,对模型进行正演计算,对浅层电性不均匀体的影响进行研究。通过对模型正演计算结果的分析和研究,得到了浅层电性不均匀体对CS AMT 视电阻率畸变异常规律的新认识。为正确识别静态、进行有效地校正处理和地质解释提供依据。
在CS AMT 法正演计算中,均匀大地低阻静态模型参数为:均匀大地的电阻率设置为50Ω?m ,静态体的电阻率设置为10Ω?m ,静态体均放置于近地表19点正下方中心埋深10m 处,大小为50m ×50m 。此模型有38个测深点,测深点距为50m ,测深点编号为1,2,…,38。计算14个频率点,频率点编号为1,2,3,4,…,12,13,14分别代表1,2,4,8,…,2048,4096,8192Hz 。静态模型的响应特征如下页图1、图2、图3所示。
由模型计算结果可知,在CS AMT 法中,小静态体的异常奇异性十分强烈,并且影响各个不同频点的测深数据,在卡尼亚视电阻率断面图(如图1)
图1 均匀半空间低阻静态模型的视电阻率断面图和相位断面图
Fig .1
Secti ons of apparent resistivity and phase f or a conductive static model in homogeneous half 2s pace
(分别为:17点、19点、21点、23点的测深曲线图)
图2 均匀半空间低阻静态模型的视电阻率和相位响应测深曲线图
Fig .
2 Sounding curves of apparent resistivity and phase f or a conductive static model in homogeneous half 2
s pace
(分别为:4096Hz 、1024Hz 、512Hz 、2Hz 的剖面曲线图)
图3 均匀半空间低阻静态模型的视电阻率和相位剖面曲线图
Fig .3 Secti on curves of apparent resistivity and phase for a conductive static model in homogeneous half 2
s pace
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56?增刊陈 辉等:CS AMT 法静态效应模拟及其校正方法对比
图4 低阻静态模型的静态效应不同方法校正效果对比图
Fig.4 A comparis on of static correcti on results by using different methods for a conductive static model
中出现严重的静态效应。
可以看出,在视电阻率断面图上,如果近地表存在低阻不均匀体时,就会产生静态效应的畸变,图1上19点附近均出现了陡立的等值线异常带。造成存在陡立断层或岩脉的假象,使整个断面上的局部构造形态难以辨认。静态效应表现为直立的密集的等值线,或垂直的纺锤形局部封闭等值线,或更为复杂的状态。其总的图像特征是横向范围不大的陡立密集等值线。静态效应的影响从浅部一直到深部。
在视电阻率测深曲线图(见图2)上,静态效应表现为曲线沿视电阻率轴发生上、下平移,可以明显看出,在低阻不均匀体上方接收点位置(19点),整条曲线整体向下偏移,偏移幅度比较大,并且中低频段偏移幅值略大于高频段趋势,在不均匀体二侧(17点、21点、23点等)上方接收点位置,曲线略有向上偏移,偏移幅度不大。
总体来说静态效应对相位的影响不大(如图1、图2、图3)。
2 模型的静态校正效果对比
目前国内外学者提出了许多静态校正方法[8～16],归纳起来主要有:空间滤波法、中值滤波法、相位法、正演计算法、小波分析法和E MAP方法等。其基本校正原理不在这里详述,请查阅相关参考文献。在这里我们重点研究空间滤波法、中值滤波法、小波分析法和E MAP方法,并图示比较这些方法的校正效果。
通过对正演的视电阻率数据(如图1右图所示)采用各种静态校正方法校正后,静态效应得到了不同程度的压制,如图4(a)、(b)、(c)、(d)所示。各种静态校正存在以下问题:
(1)空间滤波法是一种空间平均效应的低通滤波方法,校正的好坏关键在于选择滤波窗口的宽度和滤波系数。如果窗口系数选择不合理,就会出现校正不足或者是校正过头。使用这类方法可以通过选择不同的参数,算出不同的结果进行分析对比,找出其中的合理规律,选择正确的滤波窗口系数,从而达到消弱和减少静态效应的目的。
(2)中值滤波方法对具有高频特性的静位移有很好的压制作用,不改变阶跃函数的空间形态和位置,因而特别适用于地下存在陡立电性分界面的情况,不致因采用空间滤波而使地电构造变平缓和移位。
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?物探化探计算技术29卷
(3)E MAP滤波由于其极大限度地提取了勘探区域的地电信息,在消除静态效应和地形影响,提高勘探精度,简化数据处理方法,提高解释精度和分辨率等方面是一种行之有效的方法,它的关键还是在于滤波窗口的选择,选择太小可能难以压制静态效应,太大又会降低分辨能力。
(4)小波变换为静态效应的压制提供了一种有效的方法。借助于Matlab小波工具箱可以很方便地进行小波分析。小波分析在信号奇异性分析方面具有很好的优势,它提供的识别静态效应的参数,能把地表不均匀性引起的静态效应与大地构造引起的异常,在数学上进行直观的区分。事实上小波变换进行的静态校正,也是一种低通滤波的方法,所以在校正过程中,也存在校正不足或者校正过头的问题。
通过以上对比可知,空间滤波法在压制静态效应的同时也产生小的假异常体;小波分析法在压制静态效应的同时出现横向分辨率变低,容易模糊或漏掉平缓的地电构造;E MAP滤波法虽能压制静态效应,但也造成二侧和剖面中部低频的假异常;中值滤波法在这四种方法中相对较有效地压制了静态效应。
3 结论
通过对均匀大地中静态模型计算结果,表明了静态效应使得可控源音频大地电磁测深曲线发生畸变,会使定性和定量解释产生错误或误差结果,在进行数据处理解释之前必须进行静态校正。
作者对比了四种静校正方法的静校正效果,就本文的模型而言,虽然都不同程度的压制了静态效应现象,但是相比之下,中值滤波法优于其它三种方法。在实际运用中,应具体情况具体分析,积累经验,提高静校正水平。
4 致谢
论文在编写过程中,得到了中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所王书民教授级高工、雷达教授级高工和吕国印教授级高工的殷切指导,提出了许多建设性的建议,以及其他老师和同学的帮助,在此表示真切的感谢。
特别感谢雷达教授级高工在模型正演方面的指导,使得静态模型的计算得以顺利执行,在论文的编写方面提出了许多宝贵的意见。
参考文献:
[1] 李金铭.地电场与电法勘探[M].北京:地质出版社,
2005.
[2] 何继善.可控源音频大地电磁法[M].长沙:中南工
业大学出版社,1990.
[3] 石昆法.可控源音频大地电磁法理论与应用[M].北
京:科学出版社,1999.
[4] 苏发,汤井田,何继善,等.电磁测深中视电阻率假
异常现象分析[J].1995,5(4):14.
[5] 李韦文.浅层电性不均匀体对大地电磁测深的影响
及其校正[J].电磁方法研究与进展,1993.
[6] 强建科,阮百尧,熊彬.浅部不均匀体对目标体电阻
率异常影响的研究[J].地球物理学报,2004,47
(3):542.
[7] 苏鸿尧,何展翔.表层电性不均匀对大地电磁测深曲
线的畸变研究[J].地质科技情报,2000,19(3):
103.
[8] 罗延钟,万乐.电法勘探新进展[M].北京:地质出
版社,1996.
[9] 罗延钟,何展翔,马瑞伍,等.可控源音频大地电磁法
的静态效应校正[J].物探与化探,1991,15(3):196.
[10] BOSTI CK F.X.Electr omagnetic A rray Pr ofiling
(E MAP)[J].(56th)SEG Annual Meeting Expanded
Technical Pr ogra m Abstracts with B i ographies,1986,
60.
[11] T ORRES2VERD I N C,BOSTI CK F X.Princi p les of
s patial surface electric field filtering in magnet otellu2
ric:Electr omagnetic array p r ofiling(E MAP)[J].Ge2
ophysics.1992,57(4):603.
[12] 杨生.E MAP处理方法在CS AM T勘查中的应用
[J].有色金属矿产与勘查,1994,3(6):345. [13] 张少云.电磁排列剖面(E MAP)原理及应用[J].江
苏地质,1999,23(3):167.
[14] 宋守根,汤井田,何继善.小波分析与电磁测深中
静态效应的识别、分离及压制[J].地球物理学报,
1995,38(1):120.
[15] 解海军,陈明生,阎述.利用小波分析压制静态效
应[J].煤田地质与勘探,1998,26(4):61.
[16] 张翔,胡文宝,严良俊.小波变换在大地电磁测深
静校正中的应用[J].江汉石油学院学报,2002,24
(2):40.
作者简介:陈辉(1982-),男,硕士,主要从事地球物理数据资料处理及计算与综合地球物理等方面的研究。
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增刊陈 辉等:CS AMT法静态效应模拟及其校正方法对比
ries.
Key words:E M s ounding;m ines nearly exhausted; hidden m ineral deposit;l ocati on p redicti on
AN APPL I CAT I O N O F CSAM T S O UND I NG T O EXP LO RAT I O N O F D EEP GE O THER M AL RE2 S O URCES
HUANG L i2jun,MENG Yin2sheng,LU Gui2fu(I n2 stitute of geophysical and Geoche m ical Exp l orati on, CAGS,Langfang Hebei065000,China).COM2 PU TI N G TECHN I QU ES FOR GEO PHYS ICAL AND GEOCHE M I CAL EX PLORA TI ON,2007,29(sup2 p l):0060
Electrical methods used t o be the main t ools f or exp l orati on of geother mal res ources.However,con2 venti onal electrical methods have no l onger met re2 quire ments of p ractical surveys f or geother mal re2 s ources as detecti on dep th required becom ing deeper and deeper no wadays.I n recent years,a large quan2 tity of geother mal surveys has been comp leted by I GGE with CS AMT s ounding,with quite satisfied re2 sults obtained.I ntr oduced in the paper are s ome case hist ories.
Key words:E M s ounding;green energy res ources; exp l orati on of geother mal res ources
MOD E L I NG O F STAT I C EFFECT I N CSA M T AN D COM PAR I S O N O F D I FFRENT CO RREC2 T I O N M ETHOD S
CHE N Hui1,WANG Chun2qing1,LE I Da2,et al.
(1.Geo2detecti on laborat ory,M inistry of Educati on of China,China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2.I nstitute of Geophysical and Geo2 che m ical Exp l orati on,CAGS,Langfang Hebei 065000,China).COM PU TI N G TECHN I QU ES FOR GEO PHYS I CAL AND GEOCHE M I CAL EX PLORA2 TI ON,2007,29(supp l):0064
There al w ays exist static effects because of shal2 l o w inhomogeneous bodies in contr olled s ource audi o -frequecy magnet otellurics(CS AMT),resulting in difficulties in data inter p retati on.Theref ore ii is very i m portant t o correct static shift in CS AMT data.Ana2 lyses of the static effects have been conducted in the paper thr ough modeling with conductive static mod2 els,a comparis on has als o been made f or s ome cor2 recti on methods selected.Because of the existence of shall ow inhomogeneous bodies in CS AMT(Contr olled s ource audi o-frequency magnet otellurics),static shift al w ays occurs,which makes the inter p retati on of CS AMT data very difficult,or even i m possible.So it is very i m portant t o correct static shift in the inter p re2tati on of CS AMT data.I n this paper,the res ponse character of the l ow resistance static model is ana2 lysed,the static shift in s ome instance is corrected by using several static correcti on methods,their correc2 ti on results are co mpared,and they all appears the better result.After static correcti on,a better quality data is achieved.
Key words:CS AMT;static effect;static model; static correcti on
3D V I SUAL PRESENTAT I O N O F I NVERTED
E M S O UN D I NG DATA O N M ATLAB P LAT2
F O R M
L I Xiao2chang(I nstitute of Geophysical and Geo2 che m ical Exp l orati on,CAGS,Langfang Hebei 065000,China).COM PU TI N G TECHN I QU ES FOR GEO PHYS ICAL AND GEOCHE M ICAL EX PLORA2 TI ON,2007,29(supp l):0068
3D visual p resentati on of2D inverted data of contr olled2s ource audi omagnet otelluric(CS AMT)s o2 unding has been realized by using graphic user inter2 face(G U I)on the MAT LAB p latf or m,s o making the efficiency of data inter p retati on.increased.
Key words:MAT LAB;3D visualizati on;contr olled2 s ource audi o magnet otellurics s ounding;diagra m of in2 verted resistivity;the3D show
PRE L I M I NAR Y I NTERPRETAT I O N O F M AG2 NET O TE LL UR I C S O UN D I NG I N THE CO Q?N BAS I N,CENTRAL T I BET
F AN
G Hui,HU Ping,Z HONG Q ing,et al.(I nsti2 tute of Geophysical and Geoche m ical Exp l orati on, CAGS,Langfang Hebei065000,China).COM2 PU TI N G TECHN I QU ES FOR GEO PHYS ICAL AND GEOCHE M ICAL EX PLORA TI ON,2007,29(sup2 p l):0072
A s a part of the nati onal p r oject“I nvestigati on and Evaluati on of Strategic Pr os pect f or O il&Gas and Target A rea Selecti on in Tibet Plateau”,a magnet o2 telluric(MT)s ounding was carried out in the Cogên basin.The p reli m inary inter p retati on f or the bounda2 ry,base ment dep th and structural fra me work of the basin was made,and with a ne w idea of evaluating the p r os pect based separately on Mes oz oic and Upper Paleoz oic basins p r oposed.It was inferred that the s outhern boundary of Bangong Lake2Nujiang suture z one was a thrust fault stretching fr om north t o s outh and m ight be underlaid by for mati ons of Mes oz oic. The inter p retati on above would be valuable f or under2 standing the structural fra me work and oil&gas p r os2 pect of the Cogên basin.
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?ABSTRACTS Vol.29 Supp l.
CSAMT法静态效应模拟及其校正方法对比
第29卷 增刊 物探化探计算技术 2007年10月 基金项目:国土资源大调查项目(1212010660302)收稿日期:2007-06-30 文章编号:1001—1749(2007)增刊(1)—0064—04 CS A MT 法静态效应模拟及其校正方法对比 陈 辉1 ,王春庆1 ,雷 达2 ,王书民2 ,孟小红1 ,吕国印 2 (1.中国地质大学 地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室,北京100083; 2.中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所,廊坊065000) 摘 要:在可控源音频大地电磁法中,由于浅层不均匀体的存在,总会存在一些静态现象。而静 态问题又一直是电磁测深领域一个棘手的问题,它直接影响到电磁测量结果的解释。因此,必须对这种影响进行校正。这里通过对低阻静态模型的响应特征进行分析,并选用几种常见的静校正方法进行校正,对比其校正效果。 关键词:CS AMT;静态效应;静态模型;静态校正 中图分类号:P 63113+ 25 文献标识码:A 0 前言 在可控源音频大地电磁法勘查中,当地表存在局部导电性不均匀体时,电流流过不均匀体,并在其表面上形成积累电荷,进而产生一个与外电流场成正比的附加电场,使得实测的各个频率的视电阻率值,相对于无局部不均匀体时有一个常系数的变化。从而在浅层不均匀体周围引起电流密度的密集或稀疏分布的畸变现象,导致地表观测的电场分量增强或减弱。其突出表现是在视电阻率～频率双对数坐标中,视电阻率曲线沿着视电阻率轴平行 移动,这就是静态位移效应[1～7] 。静态效应严重影响CS AMT 方法的定性解释结果,出现虚假的陡立深大断裂或垂向大延深的异常体。同时也会严重影响一维定量解释结果,无论电阻率值或层厚度都将产生不可忽略的误差。因此在数据资料中,对静态效应做校正,消除或减小其影响,对于CS AMT 的数据处理及解释有着重要的意义。 1 均匀大地中静态模型的响应特征 浅层电性不均匀体造成可控源音频大地电磁 测深曲线的畸变,给测深资料的解释带来许多困 难。为了更好地处理和解释浅层电性复杂区域的可控源音频电磁测深资料,必须首先了解浅层电性不均匀体对可控源音频电磁测深资料的影响特征。 为此作者设计了静态模型,利用雷达教授级高工编写的CS AMT 二维正演计算程序软件,对模型进行正演计算,对浅层电性不均匀体的影响进行研究。通过对模型正演计算结果的分析和研究,得到了浅层电性不均匀体对CS AMT 视电阻率畸变异常规律的新认识。为正确识别静态、进行有效地校正处理和地质解释提供依据。 在CS AMT 法正演计算中,均匀大地低阻静态模型参数为:均匀大地的电阻率设置为50Ω?m ,静态体的电阻率设置为10Ω?m ,静态体均放置于近地表19点正下方中心埋深10m 处,大小为50m ×50m 。此模型有38个测深点,测深点距为50m ,测深点编号为1,2,…,38。计算14个频率点,频率点编号为1,2,3,4,…,12,13,14分别代表1,2,4,8,…,2048,4096,8192Hz 。静态模型的响应特征如下页图1、图2、图3所示。 由模型计算结果可知,在CS AMT 法中,小静态体的异常奇异性十分强烈,并且影响各个不同频点的测深数据,在卡尼亚视电阻率断面图(如图1)
场效应管工作原理
场效应管工作原理 MOS场效应管电源开关电路。 这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS 场效应管的工作原理。 MOS 场效应管也被称为MOS FET，既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor（金属氧化物半导体场效应管）的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。本文使用的为增强型MOS场效应管，其内部结构见图5。它可分为NPN型PNP 型。NPN型通常称为N沟道型，PNP型也叫P沟道型。由图可看出，对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上，同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。但对于场效应管，其输出电流是由输入的电压（或称电场）控制，可以认为输入电流极小或没有输入电流，这使得该器件有很高的输入阻抗，同时这也是我们称之为场效应管的原因。
为解释MOS场效应管的工作原理，我们先了解一下仅含有一个P—N结的二极管的工作过程。如图6所示，我们知道在二极管加上正向电压（P端接正极，N端接负极）时，二极管导通，其PN结有电流通过。这是因为在P型半导体端为正电压时，N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端，而P 型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动，从而形成导通电流。同理，当二极管加上反向电压（P端接负极，N端接正极）时，这时在P型半导体端为负电压，正电子被聚集在P型半导体端，负电子则聚集在N型半导体端，电子不移动，其PN结没有电流通过，二极管截止。 对于场效应管（见图7），在栅极没有电压时，由前面分析可知，在源极与漏极之间不会有电流流过，此时场效应管处与截止状态（图7a）。当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时，由于电场的作用，此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极，但由于氧化膜的阻挡，使得电子聚集在
场效应管介绍
场效应管原理 场效应管是只有一种载流子参与导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出电流的半导体器件。有N沟道器件和P沟道器件。有结型场效应三极管JFET(Junction Field Effect Transister)和绝缘栅型场效应三极管IGFET( Insulated Gate Field Effect Transister) 之分。IGFET也称金属-氧化物-半导体三极管MOSFET （Metal Oxide Semiconductor FET）。1.1 1.1.1 MOS场效应管 MOS场效应管有增强型（Enhancement MOS 或EMOS）和耗尽型(Depletion)MOS或DMOS）两大类，每一类有N沟道和P沟道两种导电类型。场效应管有三个电极： D(Drain) 称为漏极，相当双极型三极管的集电极； G(Gate) 称为栅极，相当于双极型三极管的基极； S(Source) 称为源极，相当于双极型三极管的发射极。 增强型MOS(EMOS)场效应管 一、工作原理 1．沟道形成原理 当VGS=0 V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。 当栅极加有电压时，若0＜VGS＜VGS(th)时，通过栅极和衬底间的电容作用，将靠近栅极下方的P型半导体中的空穴向下方排斥，出现了一薄层负离子的耗尽层。耗尽层中的少子将向表层运动，但数量有限，不足以形成沟道，所以仍然不足以形成漏极电流ID。 进一步增加VGS，当VGS＞VGS(th)时（VGS(th) 称为开启电压），由于此时的栅极电压已经比较强，在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成沟道，将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。在栅极下方形成的导电沟 1 线性电子电路教案 道中的电子，因与P型半导体的载流子空穴极性相反，故称为反型层（inversion layer）。随着VGS的继续增加，ID将不断增加。在VGS=0V时ID=0，只有当VGS＞VGS(th)后才会出现漏极电流，这种MOS管称为增强型MOS管。 转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。gm 的量纲为mA/V，所以gm也称为跨导。 跨导的定义式如下：constDS==VGSDVIgmΔΔ (单位mS) 2．VDS对沟道导电能力的控制 当VGS＞VGS(th)，且固定为某一值时，来分析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响。VDS的不同变化对沟道的影响如图3-2所示。根据此图可以有如下关系 VDS=VDG＋VGS= —VGD＋VGS VGD=VGS—VDS 当VDS为0或较小时，相当VGD＞VGS(th)，沟道呈斜线分布。在紧靠漏极处，沟道达到开启的程度以上，漏源之间有电流通过。 当VDS增加到使VGD=VGS(th)时，相当于VDS增加使漏极处沟道缩减到刚刚开启的情况，称为预夹断，此时的漏极电流ID基本饱和。当VDS增加到VGD
关税同盟静态效应研究
关税同盟静态效应研究 内容摘要：本文通过对关税同盟之静态效应—贸易转移进行图形分析，指出关税同盟给成员国带来的不是绝对的福利净损失或净收益，而是分为贸易创造与贸易转移两种影响。笔者认为贸易创造会带来福利绝对增加，而贸易转移在不同的情形下结果是不同的。 关键词：关税同盟贸易创造贸易转移 关税同盟是国际经济一体化组织的一种基本形式，它是两个或两个以上的国家或经济体通过达成某种协议相互取消关税和与关税具有同等效力的其它统一限制措施的经济一体化组织。关税同盟有两个显著特征：成员国之间相互取消关税建立共同对外关税。这两点既是关税同盟区别其它国际经济一体化组织的标志，也是判断一个经济组织是否为关税同盟的依据。 本文讨论关税同盟的静态效应，从理论的角度来考察加入关税同盟给成员国带来的影响。从理论上讲，关税同盟包括两个方面的影响，即贸易创造和贸易转移。依照国际经济学的传统理论，贸易创造会给成员国带来福利水平的绝对提高，贸易转移将给成员国带来福利水平的绝对降低。因而各国要考察关税同盟给它带来的福利影响便是综合考虑贸易创造与贸易转移，贸易创造大于贸易转移则福利水平净增，反之则净减。笔者认为不能一概而论，分析如下： 关税同盟静态效应之贸易创造 贸易创造是指成员国之间相互取消关税和非关税壁垒所带来的贸易规模的扩大和福利水平的提高。贸易创造是指原已形成贸易关系的两国因为都加入关税同盟而取消关税和其它非关税壁垒而形成的。这一过程自始至终都是发生在双方之间，而没有第三国的参与；贸易创造扩大了贸易规模，提高了两国之间的福利水平。 由于相互之间取消关税和关税壁垒，同盟国的进口商品不会因为关税转嫁而提高价格，故其商品价格相对于取消关税之前有大幅度地降低，价格的降低会引致消费者需求膨胀，需求的扩大会产生两个直接结果：A，消费者剩余增加并超过生产者剩余减少的量和关税损失量，即一国福利绝对增加；B，需求增加，而国内厂商的生产不具比较优势，故从同盟国的进口量增加，即贸易规模的扩大。如图1：
结型场效应管_百度文库.
1、结型场效应管的管脚识别 场效应管的栅极相当于晶体管的基极，源极和漏极分别对应于晶体管的发射极和集电极。将万用表置于R×1k档，用两表笔分别测量每两个管脚间的正、反向电阻。当某两个管脚间的正、反向电阻相等，均为数KΩ时，则这两个管脚为漏极D和源极S（可互换），余下的一个管脚即为栅极G。对于有4个管脚的结型场效应管，另外一极是屏蔽极（使用中接地）。 2、判定栅极（红表笔接表内电池的负极，黑表笔接表内电池的正极） 用万用表黑表笔碰触管子的栅极，红表笔分别碰触另外两个电极。若两次测出的阻值都很小，说明均是正向电阻，该管属于N沟道场效应管。 制造工艺决定了场效应管的源极和漏极是对称的，可以互换使用，并不影响电路的正常工作，所以不必加以区分。若要区分，则可根据在源—漏之间有一个PN结，通过测量PN结正、反向电阻存在差异，识别S极与D极。将万用表拨到R×100档，用交换表笔法测两次电阻，相当于给场效应管加上1.5V的电源电压，其中电阻值较低（一般为几千欧至十几千欧）的一次为正向电阻。此时黑表笔的是S极，红表笔接D 极。 注意不能用此法判定绝缘栅型场效应管的栅极。因为这种管子的输入电阻极高，栅源间的极间电容又很小，测量时只要有少量的电荷，就可在极间电容上形成很高的电压，容易将管子损坏。 3、估测场效应管的放大能力 将万用表拨到R×100档，相当于给场效应管加上1.5V的
电源电压。这时表针指示出的是D-S极间电阻值。然后用手指捏栅极G，将人体的感应电压作为输入信号加到栅极上。由于管子的放大作用，UDS 和ID都将发生变化，也相当于D-S极间电阻发生变化，可观察到表针有较大幅度的摆动。如果手捏栅极时表针摆动很小，说明管子的放大能力较弱；若表针不动，说明管子已经损坏。 由于人体感应的50Hz交流电压较高，而不同的场效应管用电阻档测量时的工作点可能不同，因此用手捏栅极时表针可能向右摆动，也可能向左摆动。少数的管子RDS减小，使表针向右摆动，多数管子的RDS增大，表针向左摆动。无论表针的摆动方向如何，只要能有明显地摆动，就说明管子具有放大能力。 本方法也适用于测MOS管。为了保护MOS场效应管，必须用手握住金属杆，用金属杆去碰栅极，以防止人体感应电荷直接加到栅极上，将管子损坏。MOS管每次测量完毕，G-S结电容上会充有少量电荷，建立起电压UGS，再接着测时表针可能不动，此时将G-S极间短路一下即可。
第六章：控制系统校正
第六章系统的性能指标与校正 本章目录 6.1 控制系统设计的基本思路 6.2 串联校正装置的结构与特性 6.3 基于频率法的串联校正设计 6.4 基于根轨迹的串联校正设计 小结 本章简介 在本书第一章，曾指出控制理论学习的两大任务是系统的分析和系统的设计。在第二章到第五章，我们从时域和频域两个角度分析了控制系统的稳定性、相对稳定性和及其性能指标。本章考虑如何根据系统的要求或预定的性能指标对控制系统进行分析。 一个控制系统一般可分解为被控环节、控制器环节和反馈环节三个部分，其中被控部分和反馈部分一般是根据实际对象而建立的模型，不可变的，因此根据要求对控制器进行设计是控制系统设计的主要任务。同时需要指出，由于系统设计的目的也是对系统性能的校正，因此控制器（又称补偿器或调节器）的设计有时又称控制系统的校正。 本章内容包括了无源控制器设计、有源控制器设计（PID控制器）两个内容，重点介绍控制器的结构、校正原理和设计方法。 6.1 控制系统设计的基本思路
一般的控制系统均可表示为如图6－1的形式， 是控制系统的不可变部分，即被控对象， 为反馈环节。未校正前，系统不一定能达到理想的控 制要求，因此有必要根据希望的性能要求进行重新设 计。在进行系统设计时，应考虑如下几个方面的问题： （1）综合考虑控制系统的经济指标和技术指标，这 是在系统设计中必须要考虑的。 （2）控制系统结构的选择。对单输入、单输出系统，一般有四种结构可供选择：前馈校正、串联校正、反馈校正和复合校正，其框图如图6－2。考虑到串联校正比较经济，易于实现，且设计简单，在实际应用中大多采用此校正方法，因此本章只讨论串联校正，典型的校正装置有超前校正、滞后校正、滞后－超前校正和PID校正等装置。 （3）控制器或校正装置的选择。校正装置的物理器件可以有电气的、机械的、液压的和气动的等形式，选择的一般原则是根据系统本身结构的特点、信号的性质和设计者的经验，并综合经济指标和技术指标进行选择。本书我们以电气校正装置作为控制器，详述有源和无源装置的工作原理和设计方法。其思想方法同样适用于其它类型的校正装置设计。 （4）校正手段或校正方法的选择。究竟采用时域还是频域方法，须根据控制系统性能指标的表达方式选择。控制系统的性能指标通常包括动态和静态两个方面。动态性能指标用于反应控制系统的瞬态响应情况，它一般可用时域性能指标和频域指标两 个方面：1）时域性能指标：调整时间 、上升时间 、峰值时间 和最大超调量 等；2）频域性能指标：开环指标包括相位裕量 、增益裕量 ；闭环指标包括谐 振峰值 、谐振频率 和频带宽度 等。 在进行系统设计时，若所使用的指标是时域指标，则一般宜用根轨迹法进行设计，使闭环系统的极点重新配置；若所使用的指标是频域指标，宜用频率法（如伯德图或极坐标）进行设计。 最后需要指出，由于电子技术和计算机技术的发展，目前实际系统中大量采用的控制器是有源校正装置，如典型的PID调节器，但正如下文大家将看到的，无源校正与有源校正尽管组成形式有差别，但它们的工作原理是相同的。
场效应管的分类
场效应管的分类 场效应管（FET）是一种电压控制电流器件。其特点是输入电阻高，噪声系数低，受温度和辐射影响小。因而特别使用于高灵敏度、低噪声电路中。 场效应管的种类很多，按结构可分为两大类：结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（IGFET）.结型场效应管又分为N沟道和P沟道两种。绝缘栅场效应管主要指金属--氧化物--半导体场效应管（MOS管）。MOS管又分为“耗尽型”和“增强型”两种，而每一种又分为N沟道和P沟道。结型场效应管是利用导电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电 流的，输入电阻（105～1015）之间； 绝缘栅型是利用感应电荷的多少来控制导电沟道的宽窄从而控制电流的大小，其输入阻抗很高(栅极与其它电极互相绝缘)。它在硅片上的集成度高，因此在大规模集成电路中占有极其重要的地位。 场效应管的型号命名方法现行场效应管有两种命名方法。 第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D 是结型N沟道场效应三极管，3DO6C 是绝缘栅型N沟道场
效应三极管。 第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。 场效应管所有厂家的中英文对照表在场效应管对照表中，收编了美国、日本及欧洲等近百家半导体厂家生产的结型场效应晶体管（JFET）、金属氧化物半导体场次晶体管（MOSFET）、肖特基势垒控制栅场效应晶体管（SB）、金属半导体场效应晶体管（MES）、高电子迁移率晶体管（HEMT）、静电感应晶体管（SIT）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）等属于场效应晶体管系列的单管、对管及组件等，型号达数万种之多。每种型号的场效应晶体管都示出其主要生产厂家、材料与极性、外型与管脚排列、用途与主要特性参数。同时还在备注栏列出世界各国可供代换的场效应晶体管型号，其中含国产场效应晶体管型号。 1．"型号"栏 表中所列各种场效应晶体管型号按英文字母和阿拉伯数 字顺序排列。同一类型的场效应晶体型号编为一组，处于同一格子内，不用细线分开。 2．"厂家"栏 为了节省篇幅，仅列入主要厂家，且厂家名称采用缩写的形式表示。）
控制系统的PD校正设计及仿真
实验八控制系统的PD 校正设计及仿真 一、实验目的 1．用频率综合法对系统进行综合设计；2．学习用MA TLAB 软件对系统进行仿真。 二、实验设计原理与步骤 1．设计原理 超前校正（亦称PD 校正）的传递函数为： ) 1(1 1)(>++= ααTs Ts S G C 其对数频率特性如图8-1所示， 超前校正能够产生相位超前角，超前校正的强度可由参数α表征。超前校正的相频特性函数是： T arctg T arctg ωαωωθ-=)(最大相移点位于对数频率的中心点，即：
T m 11 ? = αω最大相移量为： 1 1arcsin 1)(+-=-==ααα αωθθarct arct m m 或者 1 1sin +-= ααθm m m θθαsin 1sin 1-+= 容易求出，在m ω点有： α ωlg 10)(=m L 2．设计步骤 基于频率法综合超前校正的步骤是： （1）根据静态指标要求，确定开环比例系数K ，并按已确定的K 画出系统固有部分的Bode 图； （2）根据动态指标要求预选c ω，从Bode 图上求出系统固有部分在c ω点的相角；（3）根据性能指标要求的相角裕量，确定在c ω点是否需要提供相角超前量。如需要，算出需要提供的相角超前量m θ；（4）如果所需相角超前量不大于60度，按m m θθαsin 1sin 1-+=式求出超前校正强度α； （5）令) (1 T c m αωω==从而求出超前校正的两个转折频率T α1 和T 1； （6）计算系统固有部分在c ω点的增益)(dB L g ；及超前校正装置在c ω的增益 )(dB L c 。 如果0>+c g L L 则校正或系统的截止频率' c ω比预选的值要高。如果高出较多，
结型场效应管
结型场效应管 场效应管 场效应管（Fjeld Effect Transistor简 称FET ）是利用电 场效应来控制半导 体中电流的一种半 导体器件，故因此 而得名。场效应管 是一种电压控制器 件，只依靠一种载 流子参与导电，故 又称为单极型晶体 管。与双极型晶体三极管相比，它具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、功耗小、制造工艺简单和便于集成化等优点。 场效应管有两大类，结型场效应管JFET和绝缘栅型场效应管IGFET，后者性能更为优越，发展迅速，应用广泛。图Z0121 为场效应管的类型及图形、符号。 一、结构与分类 图Z0122为N沟道结型场效应管结构示意图和它的图形、符号。它是在同一块N型硅片的两侧分别制作掺杂浓度较高的P型区（用P+表示），形成两个对称的PN结，将两个P区的引出线连在一起作为一个电极，称为栅极（g），在N型硅片两端各引出一个电极，分别称为源极（s）和漏极（d）。在形成PN结过程中，由于P+区是重掺杂区，所以N一区侧的空间电荷层宽度远大二、工作原理 N沟道和P沟道结型场效应管的工作原理完全相同，只是偏置电压的极性和载流子的类型不同而已。下面以N沟道结型场效应管为例来分析其工作原理。电路如图Z0123所示。由于栅源间加反向电压，所以两侧PN结均处于反向偏置，栅源电流几乎为零。 漏源之间加正向电压使N型半导体中的多数载流子-电子由源极出发，经过沟道到达漏极形成漏极电流I D。 1．栅源电压U GS对导电沟道的影响（设U DS＝0） 在图Z0123所示电路中，U GS＜0，两个PN结处于反向偏置，耗尽层有一定宽度，I D=0。若|U GS| 增大，耗尽层变宽，沟道被压缩，截面积减小，沟道电阻增大；若|U GS| 减小，耗尽层变窄，沟道变宽，电阻减小。这表明U GS控制着漏源之间的导电沟道。当U GS负值增加到某一数值V P时，两边耗尽层合拢，整个沟道被耗尽层完全夹断。（V P称为夹断电压）此时，漏源之间的电阻趋于无穷大。管子处于截止状态，I D＝0。 2．漏源电压U GS对漏极电流ID的影响（设U GS＝0） 当U GS＝0时，显然I D＝0；当U DS＞0且尚小对，P+N结因加反向电压，使耗尽层具有一定宽度，但宽度上下不均匀，这是由于漏源之间的导电沟道具有一定电阻，因而漏源电压U DS沿沟道递降，造成漏端电位高于源端电位，使近漏端PN结上的反向偏压大于近源端，因而近漏端耗尽层宽度大于近源端。显然，在U DS较小时，沟道呈现一定电阻，I D随U DS成线性规律变化（如图Z0124曲线OA段）；若U GS再继续增大，耗尽层也随之增宽，导电沟道相应变窄，尤其是近漏端更加明显。由于沟道电阻的增大，I D增长变慢了（如图曲线AB段），当U DS增大到等于|V P|时，沟道在近漏端首先发生耗尽层相碰的现象。这种状态称为预夹断。这时管子并不截止，因为漏源两极间的场强已足够大，完全可以把向漏极漂移的全部电子吸引过去形成漏极饱和电流I DSS （这种情况如曲线B点）：当U DS＞|V P|再增加时，耗尽层从近漏端开始沿沟道加长它的接触部分，形成夹断区。由于耗尽层的电阻比沟道电阻大得多，所以比|V P|大的那部分电压基本上降在夹断区上，使夹断区形成很强的电场，它完全可以把沟道中向漏极漂移的电子拉向漏极，形成漏极电流。因为未被夹断的沟道上的电压基本保持不变，于是向漏极方向漂移的电子也基本保持不
电力电子技术 期末考试 简答题 复习总结王兆安
1.晶闸管静态效应：（1）当承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。（2）当承受反正电压时，仅在门极有触发电流的情况下才能开通。（3）一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否存在，晶闸管都保持导通。（4）若要使其关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于0的某一数值以下。 2.电压型逆变电路的主要特点：（1）直流侧为电压源，或者并联有大电容，相当于电压源，直流侧电压基本无脉动，直流回路成低阻抗。（2）由于直流电压源的钳位作用，交流测输出电压波形为矩形波，，并且与负载阻抗角有关，且交流测输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同（3）当交流测为阻感负载时，需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用，为了给交流测向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。 3.产生逆变的条件：（1）极性和晶闸管导通方向一致的直流电动势，且大雨变流器直流侧的平均电压。（2）晶闸管的控制角大于90度，使ud为负值。 4.逆变失败原因，后果，防止：（1）触发脉冲丢失。（2）电子器件发生故障。（3）交流电源发生缺相（4）换相角太小。后果：会在逆变桥和逆变电路之间产生强大电流，损坏开关器件。防止：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证支流电源的质量，流出足够的换向裕量角等。 5.晶闸管触发电路应满足下列要求：（1）应有足够大的电压和功率（2）门极正向偏压越小越好（3）触发脉冲前沿要陡，宽度应满足要求（4）要满足主电路移相 6.异步调制和同步调制区别：Fr变化时，载波比N变化。在信号波半个周期内，PWM波脉冲个数不固定相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期脉冲也不对称。同步调制特点:信号波频率Fr变化时，载波比N不变。信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。 7.多重逆变电路解决了什么问题（1）加大了装置的容量（2）能够减少整流装置产生的谐波和无功功率对电网的冲击 8.多电平逆变电路解决什么问题：可以改变结构，是能输出较多电平，使输出电压接近正弦波形。 9.电力电子器件和处理信息的器件有什么异同？：（1）电力电子器件所处理的电功率远大于处理信息的电子器件（2）电力电子器件一般都工作在开关状态。（3）电力电子器件的控制电路一般都是由处理信息的器件构成，由于普通信号电子器件功率小不能直接控制，要对信号进行放大（4）电力电子器件的控制电路一般都是由处理信息的器件构成，由于普通信号电子器件功率小不能直接控制，要对信号进行放大 10.自锁效应：IGBT内部寄生一个N-PN+的晶体管和P+N-P晶体管组成的寄生晶闸管，一旦J3开通，栅极会失去对集电极电流的控制，导致集电极电流增大，这时即使撤销触发信号触发信号晶闸管仍然维持导通，这种现象就是自锁效应。 11.变压器漏感对整流电路的影响（1）出现换相重叠角，整流输出平均值ud降低（2）整流电路的工作状态增多。（3）晶闸管的电流变化率减小，有利于安全开通，有时候人为串入进线电抗器来抑制。（4）换相时晶闸管电压出现缺口，产生du比dt,可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电流。（5）换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。12.带隔离的直流-直流变流电路的特点（1）输出端和输入端隔离（2）输出电压和输入电压的壁纸远小于1或者远大于1（3）交流环节一般采用的频率较高。 13.电力电子器件驱动电路的作用：将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通和关断的信号。 14.软开关技术：主要解决电路中开关损耗和开关噪声问题，提高开关频率。 15.电压型逆变电路中反馈二极管的作用是：为了给交流侧向支流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂开关器件都并联了反馈二极管。 16.交流调压电路和交流调功电路的区别：电路形式相同，控制方式不同。（1）交流调压电路：每个电源周期都对输出电压波形进行控制。（2）交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期，再断开几个周期，通过通断波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。 17.功率因数校正的作用是什么？校正方法？原理？：作用：抑制由交流输入电流严重畸变而产生的谐波注入电网。校正方法：（1）无源：在主电路中串入无源LC滤波器。有源：在整流电路中加入有源开关。原理：通过控制有源开关的通断来强迫输入电流跟随输入电压的变化，从而获得接近正弦的输入电路波形。 18.双极性与单极性的区别：（1）单极性：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得到PWM波形在半个周期中也只有单极性范围内变化（2）双极性：三角波载波始终有正有负为双极性，所得PWM波形在半个周期有正有负。 19.电流型逆变电路的特点：（1）直流侧串联大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗（2）电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。（3）当交流侧为阻感性负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因此为反馈无功能量时直流并不反向，因此不必反并联二极管。 20.如何提高PMW电路的直流电压利用率及作用：是指逆变电路所能输出的交流电压基波最大幅值和直流电压之比。如何提高：1采用梯形波控制方式，即用梯形波作为调制信号2.采用采用线电压控制方式，即叠加3的倍数次谐波和直流分量。作用：提高直流电压利用率可以提高逆变器输出能力。 21.滞环比较方式的工作过程： 把希望输出的电流或电压波形作为指令信号，把实际电流或电压波形作为反馈信号，通过两者的瞬时值比较来决定逆变电路各功率开关器件的通断，是实际输出跟踪指令信号变化。 22.采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM交流电路特点：（1）硬件电路简单（2）属于实时控制，电流响应快（3）不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量（4）闭环控制（5）相同开关频率时输出电流中高次谐波含量较多 23.电力电子器件串联和并联的使用是为了解决什么问题？ 对于较大的电力电子装置，当单个电力电子器件的电压或者电流定额不能满足要求时，往往需要将电力电子器件串联和并联起来工作，或者将电力电子装置串联或者并联起来工作。 应该注意什么静态不均压问题并联应当注意因为其静态特性的不同其分流不均，有的电流不足有的过载，有碍于提高整个装置的输出 24.电力电子器件的分类：半控型：晶闸管。全控型：绝缘栅双极晶体管（IGBT）、电力场效应晶体管（电力MOSFET）门极可关断晶闸管, 电力晶体管。不可控型：电力二极管 单极型肖特二极管、电力MOSFET、SIT 双极型电力二极管、晶闸管、GTO、GTR 复合型 IGBT SITH MCT 25与信息电子电路相比，电力二极管具有怎样的结构才使得耐高压：与信息电子电路中的普通双极结型晶体管相比，电力二极管中多了一个低掺杂N区，进而可以承受高电压。 26 自然换相点在相电压的交点处，均出现了二极管换向，即电流由一个二极管向另一个二极管转移 27 电流型逆变电路的特点 1直流侧串大电感，相当于电流源2交流输出电流为矩形波，输出电压波形和相位因负载不同而不同3直流侧电感起缓冲无功能量的作用不必给开关器件反并联二极管。 28 与相控整流电路相比，PWM整流电路具有以下优点：1、输入电流谐波含量较小；2、输入交流功率因数可调；3、通过改变控制策略可以实现能量双向流动；4、输出直流电压纹波较小。 29软开关通过在开关过程前后引入谐振，使开关开通前电压先降到零，关断前电流先降到零，这样的开关是软开关。 30驱动电路的作用：电气隔离、可靠控制、硬件保护 31驱动电路的性质：（1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（2）触发脉冲应有足够的幅度（3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和额定功率，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内（4）应有良好的抗干扰性、温度稳定及与主电路的电气隔离。 32驱动电路的分类：电流驱动型器件的驱动电路、电压驱动型器件的驱动电路 33 电力电子器件的保护方式 过电压保护，过电流保护，du/dt保护，di/dt保护 34使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 1.晶闸管静态效应：（1）当承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。（2）当承受反正电压时，仅在门极有触发电流的情况下才能开通。（3）一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否存在，晶闸管都保持导通。（4）若要使其关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于0的某一数值以下。 2.电压型逆变电路的主要特点：（1）直流侧为电压源，或者并联有大电容，相当于电压源，直流侧电压基本无脉动，直流回路成低阻抗。（2）由于直流电压源的钳位作用，交流测输出电压波形为矩形波，，并且与负载阻抗角有关，且交流测输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同（3）当交流测为阻感负载时，需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用，为了给交流测向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。 3.产生逆变的条件：（1）极性和晶闸管导通方向一致的直流电动势，且大雨变流器直流侧的平均电压。（2）晶闸管的控制角大于90度，使ud为负值。 4.逆变失败原因，后果，防止：（1）触发脉冲丢失。（2）电子器件发生故障。（3）交流电源发生缺相（4）换相角太小。后果：会在逆变桥和逆变电路之间产生强大电流，损坏开关器件。防止：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证支流电源的质量，流出足够的换向裕量角等。 5.晶闸管触发电路应满足下列要求：（1）应有足够大的电压和功率（2）门极正向偏压越小越好（3）触发脉冲前沿要陡，宽度应满足要求（4）要满足主电路移相 6.异步调制和同步调制区别：Fr变化时，载波比N变化。在信号波半个周期内，PWM波脉冲个数不固定相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期脉冲也不对称。同步调制特点:信号波频率Fr变化时，载波比N不变。信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。 7.多重逆变电路解决了什么问题（1）加大了装置的容量（2）能够减少整流装置产生的谐波和无功功率对电网的冲击 8.多电平逆变电路解决什么问题：可以改变结构，是能输出较多电平，使输出电压接近正弦波形。 9.电力电子器件和处理信息的器件有什么异同？：（1）电力电子器件所处理的电功率远大于处理信息的电子器件（2）电力电子器件一般都工作在开关状态。（3）电力电子器
场效应管(MOS管)知识介绍
场效应管(MOS管)知识介绍 6.1场效应管英文缩写：FET(Field-effect transistor) 6.2 场效应管分类：结型场效应管和绝缘栅型场效应管 6.3 场效应管电路符号： 结型场效应管 S S N沟道 P沟道 6.4场效应管的三个引脚分别表示为:G(栅极),D(漏极),S(源极) D D D D G G G G 绝缘栅型场效应管 增强型 S 耗尽型 N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 注：场效应管属于电压控制型元件，又利用多子导电故称单极型元件，且具有输入电阻高，噪声小，功耗低，无二次击穿现象等优点。 6.5场效应晶体管的优点：具有较高输入电阻高、输入电流低于零，几乎不要向信号源 吸取电流，在在基极注入电流的大小，直接影响集电极电流的大小，利用输出电流控制输出电源的半导体。 6.6场效应管与晶体管的比较 （1）场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。 （2）场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。 （3）有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。 （4）场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管 6.7 场效应管好坏与极性判别:将万用表的量程选择在RX1K档,用黑表笔接D极,红表笔接S极,用手同时触及一下G,D极,场效应管应呈瞬时导通状态,即表针摆向阻值较小的位置,再用手触及一下G,S极, 场效应管应无反应,即表针回零位置不动.此时应可判断出场效应管
结型场效应管的工作原理
结型场效应管的工作原理
1. N 沟道结型场效应管（JFET)的工作原理 工作条件：结型场效应管只能工作在栅源反偏的条件下, N 沟道结型场效应管只能工作在负栅压区（u GS <0)，否则将会出现栅流。N S D G P + P + N S D G P + P + N S D G u GS =0 P + P + u GS ≤U GS,off （ U GS,off 夹断电压） u GS < 0 （1）栅源电压U GS 对导电沟道的控制作用 7/73
1) 当u GS =0时，沟道较宽。 2)当U GS,off < u GS ≤0时， PN 结反偏，PN 结（耗尽层）加宽。 3)当u GS ≤U GS,off 时，耗尽层将导电沟道全部夹断。 N S D G P + P + N S D G P + P + N S D G u GS =0 P + P + u GS ≤U GS,off （ U GS,off 夹断电压） u GS < 0
转移特性曲线 夹断电压 工作条件：U GS,off ≤ u GS < 0 u DS >0 说明：漏极D 到源极S 的电位逐渐降落，导电沟道中各点与栅极之间的反偏电压逐渐变小，形成一个倾斜的耗尽层。 D P + P + N G S u DS i D u GS i D u GS /V 转移特性曲线 恒流区电流 9/73
工作条件：U GS,off ≤ u GS < 0 u DS >0 说明： (1)当漏极D 和源极S 之间接漏源电压u DS >0时，将在沟道产生电流i D 。(2) DS 之间的电压导致DG 之间的反偏电压u GD < 0,当 u GD =U GS,off 时，即在漏极最出现预夹断。 D P + P + N G S u DS i D u GS u GS /V i D 10/73
塞曼背景校正
塞曼效应 塞曼效应由来 在1896年Pieter Zeeman 发现火焰中钠的原子发射光谱线，当置于强磁场的极间(数千高斯场强)分裂成三条或更多的偏光成分。知道了塞曼裂变有两种，正常的和异常的。(见图1) 正常塞曼效应 在磁场的感应下，原子发射或原子吸收光谱线裂变为三个成分，中间的π成分不偏离和保持在原来的波长，它是平行于磁场的偏振线，两个σ成分，高的（σ+）和低的（σ-）和原波长移位和波长间隔相等，它们是垂直于磁场的偏振线， σ+和σ-成分和π 成分的总强度等于未改变前的谱线的强度。 数个明显正常塞曼效应的有：Be 、 Mg 、 Ca 、 Sr 、Ba 、 Cd 和 Zn ，在图1（a ）中列举了用285.2镁线为例，在10kG 磁场作用下，σ+ 和σ-成分从π 成分分开至0.0038nm 。 (a) 正常塞曼 裂变 (b) 异常塞曼 裂变 图 1 原子线塞曼裂变原理 异常塞曼效应 Zero field Zero field Magnetic Field On Magnetic Field On S 0 1 P 1/2 1 S 1/2 1 π P 1 1 π σ-σ+ σσ - + Mg 285.2 nm Na 589.0 nm
异常塞曼效应正确显示同一结构，但大于1条π成分和大于2条σ成分。用AA测定的大多数元素出现这种效应，图1（b）列举了在589.0 Na线，下面列出从场致裂变的成分波长。 分裂成分在10kG磁场中塞曼分裂 σ- 0.0063nm σ- 0.0038nm π 0.0013nm π 0.0013nm σ+ 0.0038nm σ+ 0.0063nm 塞曼效应扣背景，磁场仅对原子有作用，对大量的分子和固体微粒不作用。没有（或轻微）位移的平行于磁场的偏振成分用于测量总的吸收（原子吸收+背景），与共振线偏离位移的垂直于磁场的偏振成分用以测量背景吸收。 完成塞曼扣背景的方法。在实践中，仪器上实施塞曼背景扣除可以采用不同的途径和使用方法。 直接或反向塞曼效应的区别 直接塞曼—发射光源置在环绕磁场中，从HCL发射的轮廓线裂变为π和σ偏振成分，需要一个偏振器区分：和磁场平行的偏振成分π以及和磁场垂直的偏振成分σ，π发射信号（与磁场平行）用于测量在分析共振线波长处的吸收总和（AA+背景）。σ发射信号（垂直于磁场）用于测量背景吸收。 这个系统有明显的缺点 一，和通常的原子吸收光谱仪一样，光源的非吸收线不能存在。 二，不是在共振波长直接测量，所以校准存在不足，尤其是结构背景，类似应用氘灯扣背景一样，准确度受到约束。 三，HCL在强磁场中起辉有困难需要特制。 四，光源的发射稳定和强度受到磁场的影响和需要偏振器。 这种设计不被各仪器制造厂商所采纳。 图2示出Erdmann 和 Grun系统示意图。 图2 Erdmann 和 Grun仪器示意图 反向塞曼—磁场放在原子化器位置（火焰或石墨炉），被分析的原子吸收线轮廓裂变为π和σ成分。需要一个偏振器，使HCL分别发射两个成分，一个平行于磁场的偏振成分和另一个垂直于磁场的偏振成分。 平行于磁场的偏振发射，用于π成分的吸收，测得相当于AA加背景。垂直于磁场的偏振发射，用于微移的σ成分，用作背景的测量。（见图４(a)和(b)） 反相塞曼系统最大的优势是在分析波长处直接测量。可以精确扣除所有的背景，包括精细结构背景，但是非吸收线不能存在。日立（直流）、P-E（交流）、U ni cam（交流）、V ari an（直流）和GB C（交流）全部使用反向塞曼系统。 图３示出的是典型的塞曼途径示意图。
静态效应
第四章 静态效应 4.1 静态效应的物理原因和特点 在频率域电磁测深中，静态效应是较为麻烦的问题。这种效应总是与二维或三维构造相关的。一般，它主要是由于近地表的电性横向不均匀性或地形起伏引起的，并且可能在某种程度上影响所有的电场测量。这些非均匀体表面上的电荷分布可能使电场数据向上或向下移动一个数值，这个数值与频率无关。因此视电阻率曲线也发生移动，但相位曲线不受影响。如果视电阻率曲线向上或向下移动一个数值，并仍保持平行，但相位曲线仍保持重合，则定义为静态位移。静态效应的强度可达两个数量级，在推断深度时会引起大的误差，并使构造的解释复杂化。 在不均匀体的界面上，所有穿过边界的场和位都是连续的，只有电感应强度的法向分量不连续： s n n q D D =-21 (4.1.1) 此处q s 为物体表面的面电荷密度。利用D =εE ，将(4.1.1)改写为： εs n n q E E =-21 (4.1.2) 由欧姆定律的微分形式：E J σ=及电流连续性方程，并假定频率依从关系 为e -i ωt ，在交流情况下，(4.1.2)式可写为： ()()201012n n E i E i ωεσ ωεσ-=- (4.1.3) 由(4.1.2)和(4.1.3)可得： ω εσσσε011202i E q n s --= (4.1.4) 在准静态极限下(ωεσ0>>)，则有： 1 1202σσσε-=n s E q (4.1.5) 这个表面电荷密度是很小的，然而它对电场的作用却不可忽略，它是所谓静态位移的物理原因。正如Ward 和Hohmann(1987)的表达式所所示：
?-=-?=ds r q V V s 04πεE (4.1.6) 式中ds 为分布有电荷的表面上的面积微元。当趋肤深度比不均匀体的尺寸大许多时，便可察觉到这种表面电荷的影响。这表明，在地表或地表附近小的二维或三维不均匀体可能对整个电场测量都有影响。当然，较深的物体也能引起静态位移，但地表附近的不均匀性是最麻烦的。 静态偏移可以部分地看作一个分辨率问题。当电磁波波长与物体尺寸之比为中等并且直接在物体上作测深时，是可以直接分辨物体的，但是低频段视电阻率曲线存在偏移。当波长与物体尺寸之比很大时，并且测深点在物体上或以外，物体是不可分辨的，但是它引导起测量结果的偏移。 静态位移还取决于传播的方式。在严格的二维地质条件下，只有TM 方式受影响。在三维条件下，TE 和TM 方式都受到影响，依物体的几何尺寸和进行测量的地点而异。 在间接的意义上，静态位移也与地下电阻率有关。因为电阻率影响波长。电阻率高意味着波长大，甚至在较高的测量频率时静态效应也趋于明显。 静态位移还受电场测量偶极长度和物体尺寸之比的影响。由于空间滤波效应，长偶极测量所受浅部不均匀影响比短偶极的要小。此外，静态位移也是电场电极位置的函数。 图4.1.1是Sternberg 等（1998）的正演模型。模型主体为3层均匀层状介质，其电阻率分别为100，10，1000m ?Ω，一、二层的厚度4m ，电阻率50m ?Ω。MT 观测点分别位于不均匀体中心（MTO ）、其边界内侧（MT18）、边界外侧（MT25）和无穷远处（MT500）。 图4.1.1 考察静态效应影响的一个模型 （层状介质中嵌入一局部三维不均匀体）