專利名稱：地面核磁共振信號(hào)源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用地面核磁共振技術(shù)直接找水的信號(hào)發(fā)生裝置，具體 是涉及到模擬地面核磁共振信號(hào)的裝置。
背景技術(shù)：
目前，唯一能直接探測(cè)地下水的地球物理方法就是地面核磁共振法。它利用
了氫原子內(nèi)的質(zhì)子在一定條件下可以產(chǎn)生核磁共振信號(hào)的特征，采集和分析麗R (Nuclear Magnetic Resonance)信號(hào)的變化規(guī)律以實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水的直接探測(cè)。 地面核磁共振信號(hào)是一個(gè)振幅按指數(shù)規(guī)律衰減的正弦信號(hào)
￡(0 = ￡。. cos(2;r / J +必).exp[-f /《]
其中，^是初始信號(hào)振幅，7T是衰減時(shí)間常數(shù)，/是拉莫爾(Larmor)頻率， A是初始相位。這些參數(shù)直接與含水層的地質(zhì)情況相對(duì)應(yīng)初始振幅對(duì)應(yīng)含水 量的大小，衰減時(shí)間常數(shù)對(duì)應(yīng)有效孔隙度的大小，拉莫爾頻率對(duì)應(yīng)當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)的 大小，初始相位反應(yīng)地下導(dǎo)電性情況。
CN01278229公布了一種核磁共振地下水層探測(cè)儀，包括信號(hào)檢測(cè)器，其特 征在于，該信號(hào)檢測(cè)器的一輸入端連接一第一開關(guān)，該第一開關(guān)的號(hào)端串接一變 速電阻器，該變速電阻器的另端串接第二和第三兩開關(guān)，第二開關(guān)的另端串接一 限流電阻，并依序串接有整流器和發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)的另端與信號(hào)檢測(cè)器的另一 端連接，其中該第二和第三兩開關(guān)之間接有一第一電容器，該第一電容器的另端 與信號(hào)檢測(cè)器的另一端連接，該第一開關(guān)與變速電阻器之間接有一線圈，該線圈 的另端與信號(hào)檢測(cè)器的另一端連接，該信號(hào)檢測(cè)器的兩端之間有一電容器。該發(fā) 明將核磁共振的方法應(yīng)用與地下水層的探測(cè)中，設(shè)計(jì)了適用于找水的核磁共振探 測(cè)儀器。上述發(fā)明的核磁共振儀及其方法具有較高的測(cè)量精度，單點(diǎn)測(cè)量精確， 但都有一個(gè)共同的不足，那就是測(cè)量每一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間較長(zhǎng)，耗費(fèi)較多，難以實(shí)現(xiàn) 線上測(cè)量或面上測(cè)量。
現(xiàn)有的地面核磁共振信號(hào)的初始振幅是納伏級(jí)，且持續(xù)時(shí)間極短，普通的信 號(hào)發(fā)生器是不能產(chǎn)生這種信號(hào)的。現(xiàn)有的任意波形發(fā)生器，像HP33120, AFG310 等，雖然能構(gòu)建復(fù)雜的自定義波形。但是，這些儀器往往比較昂貴，也不能滿足 測(cè)試核磁共振找水儀的要求，既不能同步觸發(fā)，又持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，不能模擬野外 環(huán)境加入噪聲等。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既不能同步觸發(fā)， 又持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，還能模擬野外環(huán)境加入噪的地面核磁共振信號(hào)源。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
上位機(jī)經(jīng)串口轉(zhuǎn)換器2與單片機(jī)MCU5的串口中斷連接，按鍵3和光耦4與單片機(jī)MCU5的外部中斷連接，單片機(jī)MCU5的[P0] 口經(jīng)模轉(zhuǎn)換器I 7與模轉(zhuǎn)換器II10連接，穩(wěn)壓電源6與模轉(zhuǎn)換器I7連接，單片機(jī)MCU5的[P0]口還經(jīng)可編程邏輯器件8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器9與模轉(zhuǎn)換器ni0連接，單片機(jī)MCU5的[P2]口經(jīng)可編程邏輯器件8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器9與模轉(zhuǎn)換器ni0連接，單片機(jī)MCU5的[P1]口經(jīng)可編程邏輯器件8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器9、低通濾波器11與輸出12連接構(gòu)成。
本實(shí)用新型的目的還可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
可編程邏輯器件8是由一個(gè)相位累計(jì)器13經(jīng)反向三態(tài)門14、正向三態(tài)門I 15、正向三態(tài)門I116、正向三態(tài)門III17和與門18連接組成，單片機(jī)MCU5的[P13—P16]口經(jīng)反向三態(tài)門14與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址線[A1—A16]連接，單片機(jī)MCU5的[P17] 口分別與反向三態(tài)門14和正向三態(tài)門I 15、正向三態(tài)門II16連接；單片機(jī)MCU5的[P2]口經(jīng)正向三態(tài)門I 15與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址線[A9—A16]連接；單片機(jī)MCU5的[P0]口經(jīng)正向三態(tài)門ni6與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址線[Al—A8]連接，單片機(jī)MCU5的[P0]口還經(jīng)正向三態(tài)門III17與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)線線[A0—A7]連接；單片機(jī)MCU5的[ALE]和[P17]經(jīng)與門18與三態(tài)門mi7連接構(gòu)成。
有益效果該裝置能同步觸發(fā)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的和帶噪聲的核磁共振信號(hào)，可調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的初始振幅、衰減時(shí)間常數(shù)、頻率和初始相位，方便地測(cè)試和標(biāo)定核磁共振找水儀，信號(hào)輸出穩(wěn)定，重復(fù)性好。

圖l為地面核磁共振信號(hào)源結(jié)構(gòu)框圖。圖2為可編程邏輯器件8結(jié)構(gòu)框圖。
1上位機(jī)，2RS232串口轉(zhuǎn)換器，3按鍵，4光耦輸入，5單片機(jī)MCU， 6穩(wěn)壓電源，7模轉(zhuǎn)換器I ， 8可編程邏輯器件，9數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，10模轉(zhuǎn)換器II，11低通濾波器，12.輸出信號(hào)，13相位累加器，14、反向三態(tài)門，15正向三態(tài)門I, 16正向三態(tài)門n， 17正向三態(tài)門III， 18與門。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。上位機(jī)經(jīng)串口轉(zhuǎn)換器2與單片機(jī)MCU5的串口中斷連接，按鍵3和光耦4與單片機(jī)MCU5的外部中斷連接，單片機(jī)MCU5的[P0] 口經(jīng)模轉(zhuǎn)換器I 7與模轉(zhuǎn)換器II10連接，穩(wěn)壓電源6與模轉(zhuǎn)換器I7連接，單片機(jī)MCU5的[P0]口還經(jīng)可編程邏輯器件8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器9與模轉(zhuǎn)換器II10連接，單片機(jī)MCU5的[P2]口經(jīng)可編程邏輯器件8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器9與模轉(zhuǎn)換器II10連接，單片機(jī)MCU5的[P1]口經(jīng)可編程邏輯器件8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器9、低通濾波器11與輸出12連接構(gòu)成。
可編程邏輯器件8是由一個(gè)相位累計(jì)器13經(jīng)反向三態(tài)門14、正向三態(tài)門I 15、正向三態(tài)門I116、正向三態(tài)門III17和與門18連接組成，單片機(jī)MCU5的[P13—P16]口經(jīng)反向三態(tài)門14與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址線[A1—A16]連接，單片機(jī)MCU5的[P17] 口分別與反向三態(tài)門14和正向三態(tài)門I 15、正向三態(tài)門II16連接；單片機(jī)MCU5的[P2]口經(jīng)正向三態(tài)門I 15與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址線[A9—A16]連接；單片機(jī)MCU5的[P0]口經(jīng)正向三態(tài)門II 16與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址線[A1—A8]連接，單片機(jī)MCU5的[P0] 口還經(jīng)正向三態(tài)門III17與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)線線[A0—A7]連接；單片機(jī)MCU5的[ALE]和[P17]經(jīng)與門18與三態(tài)門III17連接構(gòu)成。
上位機(jī)1中產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的或帶噪聲的地面核磁共振信號(hào)數(shù)據(jù)，通過串口轉(zhuǎn)換器2、單片機(jī)MCU5和可編程邏輯器件8下載到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器9中，單片機(jī)MCU5的[P17]作為總線控制，總線控制信號(hào)為高時(shí)，反向三態(tài)門14處于高組態(tài)，而正向三態(tài)門I 15和正向三態(tài)門ni6處于導(dǎo)通狀態(tài)，單片機(jī)MCU5的[ALE]和[P17]經(jīng)過與門18與正向三態(tài)門III17相連，實(shí)現(xiàn)分時(shí)導(dǎo)通，從而使單片機(jī)MCU5與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器9形成接口電路。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器9采用非易失性大容量高速存儲(chǔ)器，保存要產(chǎn)生的信號(hào)數(shù)據(jù)，優(yōu)點(diǎn)在于掉電保存數(shù)據(jù)，不用重復(fù)下載。
要產(chǎn)生信號(hào)時(shí)，先將核磁共振信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)通過上位機(jī)1和串口轉(zhuǎn)換器2寫入到單片機(jī)MCU5中，其中幅度參數(shù)寫入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器I 7中，穩(wěn)壓電源6為數(shù)模轉(zhuǎn)換器I 7提供基準(zhǔn)電源，數(shù)模轉(zhuǎn)換器I 7的輸出為數(shù)模轉(zhuǎn)換器II 10提供基準(zhǔn)電源，使得數(shù)模轉(zhuǎn)換器II10輸出的最大值受到數(shù)模轉(zhuǎn)換器I7的控制，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精細(xì)調(diào)整信號(hào)源的輸出幅度。頻率控制在輸入時(shí)鐘的控制下從單片機(jī)5的[P13]口串行寫入到相位累計(jì)器13中。當(dāng)產(chǎn)生信號(hào)時(shí)，單片機(jī)MCU5的[P17]口總線切換信號(hào)為低，反向三態(tài)門14處于導(dǎo)通狀態(tài)，正向三態(tài)門I 15、正向三態(tài)門II16和正向三態(tài)門IIln處于高組態(tài)，單片機(jī)MCU5的[P14] 口發(fā)出開始累加信號(hào)，相位累加器13開始累加，并將結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器9的地址線上，尋址后得到的幅度輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器IUO中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器IIIO的輸出結(jié)果再經(jīng)過低通濾波器ll送入輸出12，通過改變頻率控制改變輸出波形的頻率和初始相位。
觸發(fā)形式有三種，可通過上位機(jī)1和串口轉(zhuǎn)換器2控制觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)單次觸發(fā)或連續(xù)觸發(fā)；或通過按鍵3控制觸發(fā)；還可以通過光耦4與其它儀器實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)。
權(quán)利要求1、一種地面核磁共振信號(hào)源，其特征在于，上位機(jī)經(jīng)串口轉(zhuǎn)換器(2)與單片機(jī)MCU(5)的串口中斷連接，按鍵(3)和光耦(4)與單片機(jī)MCU(5)的外部中斷連接，單片機(jī)MCU(5)的[P0]口經(jīng)模轉(zhuǎn)換器I(7)與模轉(zhuǎn)換器II(10)連接，穩(wěn)壓電源(6)與模轉(zhuǎn)換器I(7)連接，單片機(jī)MCU(5)的[P0]口還經(jīng)可編程邏輯器件(8)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(9)與模轉(zhuǎn)換器II(10)連接，單片機(jī)MCU(5)的[P2]口經(jīng)可編程邏輯器件(8)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(9)與模轉(zhuǎn)換器II(10)連接，單片機(jī)MCU(5)的[P1]口經(jīng)可編程邏輯器件(8)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(9)、低通濾波器(11)與輸出(12)連接構(gòu)成。
2、 按照權(quán)利要求l所述的地面核磁共振信號(hào)源，其特征在于，可編程邏輯器 件(8)是由一個(gè)相位累計(jì)器(13)經(jīng)反向三態(tài)門(14)、正向三態(tài)門I (15)、 正向三態(tài)門II (16)、正向三態(tài)門III (17)和與門(18)連接組成，單片機(jī)MCU(5)的[P13—P16]口經(jīng)反向三態(tài)門(14)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址線[A1—A16]連接， 單片機(jī)MCU (5)的[P17]口分別與反向三態(tài)門(14)和正向三態(tài)門I (15)、正向 三態(tài)門II (16)連接；單片機(jī)MCU (5)的[P2]口經(jīng)正向三態(tài)門I (15)與數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器地址線[A9—A16]連接；單片機(jī)MCU (5)的[P0] 口經(jīng)正向三態(tài)門II (16)與 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址線[A1—A8]連接，單片機(jī)MCU(5)的[P0]口還經(jīng)正向三態(tài)門IIK17) 與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)線線[AO—A7]連接；單片機(jī)MCU(5)的[ALE]和[P17]經(jīng)與門(18) 與三態(tài)門III (17)連接構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種利用地面核磁共振技術(shù)直接找水的信號(hào)發(fā)生裝置，具體是涉及到模擬地面核磁共振信號(hào)源。該裝置是由上位機(jī)經(jīng)串口轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的串口中斷連接，按鍵和光耦與單片機(jī)的外部中斷連接，單片機(jī)經(jīng)模轉(zhuǎn)換器I與模轉(zhuǎn)換器II連接，單片機(jī)經(jīng)可編程邏輯器件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與模轉(zhuǎn)換器II連接，單片機(jī)經(jīng)可編程邏輯器件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、低通濾波器與輸出連接構(gòu)成。該裝置能同步觸發(fā)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的和帶噪聲的核磁共振信號(hào)，可調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的初始振幅、衰減時(shí)間常數(shù)、頻率和初始相位，方便地測(cè)試和標(biāo)定核磁共振找水儀，信號(hào)輸出穩(wěn)定，重復(fù)性好。
文檔編號(hào)G01V3/14GK201278026SQ20082007267
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者任勝男, 浩 盧, 君 林, 段清明, 蔣川東 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)