專(zhuān)利名稱(chēng)：基于陣列線圈的核磁共振地下水探測(cè)儀及野外探測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地球物理勘探設(shè)備，尤其是基于陣列線圈的核磁共振地下水二維 或三維探測(cè)的核磁共振地下水探測(cè)儀及野外探測(cè)方法。
背景技術(shù)：
核磁共振地下水探測(cè)方法(Magnetic Resonance Sounding，簡(jiǎn)稱(chēng)MRS方法)是一 種直接地非破壞性的地球物理勘探方法，已經(jīng)在1維地下水探測(cè)方面得到廣泛的應(yīng)用。CN101285895A公開(kāi)了一種線電源激發(fā)多道接收地面核磁共振方法和系統(tǒng)，所述方 法包括以下步驟1)利用發(fā)射機(jī)通過(guò)兩個(gè)打入地下的發(fā)射電極向地下供入拉摩爾頻率的 交變電流，通過(guò)改變電極的距離和電流的大小產(chǎn)生不同的激發(fā)磁場(chǎng)；2)斷開(kāi)激發(fā)場(chǎng)，在被 激發(fā)的氫質(zhì)子旋進(jìn)到正常平衡態(tài)過(guò)程中，用高靈敏探頭組接收呈指數(shù)衰減規(guī)律的信號(hào)；3) 將所述的信號(hào)通過(guò)信號(hào)傳輸線傳送給接收機(jī)，再將所述接收機(jī)接收的信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理 與成像系統(tǒng)，進(jìn)行信號(hào)的預(yù)處理、去噪、反演和成像等處理。US7466U8B2公開(kāi)了一種多通道 核磁共振數(shù)據(jù)采集器和處理方法，應(yīng)用多個(gè)線圈，每個(gè)線圈既可用于發(fā)射也可用于接收，用 一個(gè)采集器的多個(gè)通道進(jìn)行采集，通過(guò)自適應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)噪聲壓制，并用多個(gè)通道的數(shù)據(jù)實(shí) 現(xiàn)3維地下水密度的估計(jì)。以上發(fā)明都將核磁共振探測(cè)方法拓展到2維和3維，設(shè)計(jì)了多 個(gè)采集通道的核磁共振地下水探測(cè)儀，但都存在不足，如用探頭很難接收到納伏級(jí)幅度的 核磁共振響應(yīng)信號(hào)；用一個(gè)采集器的多個(gè)通道接收，每個(gè)線圈距離采集器不能太遠(yuǎn)，否則信 號(hào)衰減嚴(yán)重；受復(fù)雜地形地貌限制，在一條直線上鋪設(shè)多個(gè)大線圈或者在一個(gè)平面上鋪設(shè) 多個(gè)大線圈很難實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于陣列線圈的核磁共振 地下水探測(cè)儀；本發(fā)明的目的另一目的提供一種基于陣列線圈的核磁共振地下水探測(cè)儀野外探 測(cè)方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)1通過(guò)串口線或網(wǎng)口線經(jīng)控制單元2、發(fā)射線圈3與接收線圈4連接，控制 單元2經(jīng)第11接收單元、第12接收單元、第13接收單元和第14接收單元與第15接收單 元連接，第1接收單元經(jīng)第6接收單元、第11接收單元和第16接收單元與第21接收單元 連接，第2接收單元經(jīng)第7接收單元、第12接收單元和第17接收單元與第22接收單元連 接，第3接收單元經(jīng)第8接收單元、第13接收單元和第18接收單元與第23接收單元連接， 第4接收單元經(jīng)第9接收單元、第14接收單元和第19接收單元與第M接收單元連接，第5 接收單元經(jīng)第10接收單元、第15接收單元和第20接收單元與第25接收單元連接構(gòu)成。第1接收單元——第25接收單元均是由通訊接口 5經(jīng)同步控制器6與繼電器8 連接，感應(yīng)線圈7經(jīng)繼電器8、諧振電路9、放大電路10和采集電路11與通訊接口 5連接構(gòu)成。控制單元2是由接收控制器13經(jīng)通訊控制器12與發(fā)射控制器14連接構(gòu)成。發(fā)射線圈3是由配諧電容15經(jīng)發(fā)射橋路16分別與大功率電源17和發(fā)射控制18 連接構(gòu)成?；陉嚵芯€圈的核磁共振地下水探測(cè)儀野外探測(cè)方法a、在復(fù)雜地形地貌、地下條件未知的測(cè)區(qū)，首先根據(jù)地形選擇正方形或者長(zhǎng)方形 鋪設(shè)發(fā)射線圈3，盡量擴(kuò)大線圈面積以獲得更深的探測(cè)深度；b、在過(guò)發(fā)射線圈3中心的直線上等間距鋪設(shè)第11接收單元-第15接收單元，用來(lái) 完成二維地下水探測(cè)，或在發(fā)射線圈3內(nèi)部和周邊鋪設(shè)陣列式接收單元第1接收單元-第 25接收單元，用來(lái)完成三維地下水探測(cè)；C、通過(guò)磁力儀獲得測(cè)區(qū)地磁場(chǎng)值Bo，Bo*常數(shù)0. 04258換算成拉莫爾頻率F1，并 設(shè)置在計(jì)算機(jī)1中，根據(jù)拉莫爾頻率和發(fā)射線圈3的電感特性，計(jì)算發(fā)射單元中的配諧電容 的大??；d、在計(jì)算機(jī)1中設(shè)置發(fā)射脈沖矩，發(fā)射脈沖矩是發(fā)射電流和發(fā)射時(shí)間的乘積，發(fā) 射時(shí)間通常固定為40ms，發(fā)射電流越大，探測(cè)的越深，為實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水由淺到深的分層探 測(cè)，要從小到大設(shè)置多個(gè)發(fā)射脈沖矩；e、根據(jù)所設(shè)置的發(fā)射脈沖矩，設(shè)置發(fā)射電壓，在發(fā)射線圈3中產(chǎn)生大功率交變電 流；設(shè)置多少個(gè)發(fā)射脈沖矩，就設(shè)置多少個(gè)發(fā)射電壓，就要發(fā)射多少次，就在發(fā)射線圈3中 產(chǎn)生多少次大功率交變電流；f、發(fā)射停止后，經(jīng)過(guò)40ms死區(qū)時(shí)間，控制單元2向陣列式接收單元第11接收單 元 第15接收單元或第1接收單元 第25接收單元發(fā)送同步采集命令，然后再將采 集的數(shù)據(jù)按第11接收單元 第15接收單元或第1接收單元 第25接收單元的序列 號(hào)上傳至計(jì)算機(jī)1中，完成全部測(cè)點(diǎn)的探測(cè)；g、將全部測(cè)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)有的核磁共振處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和反演，繪 制出測(cè)區(qū)二維或三維的地下水分布圖像，完成測(cè)區(qū)地下水探測(cè)。有益效果用陣列線圈作為接收單元的天線，并且每個(gè)天線配備獨(dú)立的接收單元，不但可以 實(shí)現(xiàn)高靈敏度采集和遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，而且可以在復(fù)雜地形地貌上進(jìn)行鋪設(shè)，提高了核 磁共振探測(cè)在水平面上的精度，可以實(shí)現(xiàn)2維和3維地下水成像，能夠高效準(zhǔn)確地確定打井 井位，減少打干井的風(fēng)險(xiǎn)。


圖1是基于陣列線圈的核磁共振地下水探測(cè)儀的結(jié)構(gòu)框2是附圖1中接收單元結(jié)構(gòu)框3是附圖1中控制單元2的結(jié)構(gòu)框4是附圖1中發(fā)射單元3的結(jié)構(gòu)框5是附圖1中陣列式接收單元連接圖1計(jì)算機(jī)，2控制單元，3發(fā)射線圈，4接收線圈，5通訊接口，6同步控制器，7感應(yīng)線 圈，8繼電器，9諧振電路，10放大器，11采集電路，12通訊控制，13接收控制器，14發(fā)射控制器，15配諧電容，16發(fā)射橋路，17大功率電源，18發(fā)射控制。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明計(jì)算機(jī)1通過(guò)串口線或網(wǎng)口線經(jīng)控制單元2、發(fā)射線圈3與接收線圈4連接，控制 單元2經(jīng)第11接收單元、第12接收單元、第13接收單元和第14接收單元與第15接收單 元連接，第1接收單元經(jīng)第6接收單元、第11接收單元和第16接收單元與第21接收單元 連接，第2接收單元經(jīng)第7接收單元、第12接收單元和第17接收單元與第22接收單元連 接，第3接收單元經(jīng)第8接收單元、第13接收單元和第18接收單元與第23接收單元連接， 第4接收單元經(jīng)第9接收單元、第14接收單元和第19接收單元與第M接收單元連接，第5 接收單元經(jīng)第10接收單元、第15接收單元和第20接收單元與第25接收單元連接構(gòu)成。第1接收單元——第25接收單元均是由通訊接口 5經(jīng)同步控制器6與繼電器8 連接，感應(yīng)線圈7經(jīng)繼電器8、諧振電路9、放大電路10和采集電路11與通訊接口 5連接構(gòu) 成?？刂茊卧?是由接收控制器13經(jīng)通訊控制器12與發(fā)射控制器14連接構(gòu)成。發(fā)射線圈3是由配諧電容15經(jīng)發(fā)射橋路16分別與大功率電源17和發(fā)射控制18 連接構(gòu)成。具體工作過(guò)程基于陣列線圈的核磁共振地下水探測(cè)儀的操作控制由計(jì)算機(jī)1負(fù)責(zé)，計(jì)算機(jī)1通 過(guò)串口線或者網(wǎng)口線與控制單元2連接，用來(lái)進(jìn)行控制指令和采集數(shù)據(jù)的傳輸。控制單元2 是儀器的核心，負(fù)責(zé)諧調(diào)發(fā)射線圈3和陣列式第1采集單元 第25采集單元的工作，控 制產(chǎn)生大功率交變電流、采集同步和選擇上傳陣列線圈的核磁共振響應(yīng)信號(hào)。發(fā)射線圈3由發(fā)射控制18、大功率電源17、發(fā)射橋路16和配諧電容15構(gòu)成。發(fā) 射控制18由具有PWM輸出功能的模塊和相關(guān)邏輯電路組成，主要完成對(duì)大功率電源17的 充電控制，發(fā)射橋路16驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生和發(fā)射線圈3狀態(tài)監(jiān)控等。發(fā)射控制18通過(guò)對(duì)大 功率電源17的電壓進(jìn)行檢測(cè)，控制大功率電源17中電容的充電，為發(fā)射線圈3提供大功率 瞬時(shí)電流。發(fā)射控制18給驅(qū)動(dòng)電路提供兩路邏輯相反并具有40sm死區(qū)時(shí)間的TTL電平的 控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)電路將該控制信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)發(fā)射橋路16 ；發(fā)射橋路16由兩個(gè)橋臂構(gòu) 成，每個(gè)橋臂分別有兩個(gè)大功率IGBT開(kāi)關(guān)管，用來(lái)將大功率電源提供的直流電源逆變成交 變電流。配諧電容15和發(fā)射線圈4組成諧振回路，發(fā)射橋路的兩個(gè)橋臂輸出端接到諧振回 路的兩端。當(dāng)控制單元2給出發(fā)射命令時(shí)，諧振回路中將產(chǎn)生大功率交變電流，激發(fā)地下水 中的氫核，使之躍遷至高能級(jí)。當(dāng)控制單元2向發(fā)射單元3發(fā)出停止命令后，發(fā)射線圈4經(jīng)過(guò)40ms死區(qū)時(shí)間將剩 余能量釋放完畢，控制單元2向陣列式第1接收單元 第25接收單元發(fā)出開(kāi)始采集命 令。當(dāng)每個(gè)接收單元中的通訊接口 5接到開(kāi)始采集命令時(shí)，同步控制器6控制繼電器8由 斷開(kāi)狀態(tài)變成閉合狀態(tài)。此時(shí)，感應(yīng)線圈7接收到地下水中氫核由高能級(jí)躍遷至低能級(jí)產(chǎn) 生的弛豫信號(hào)，又稱(chēng)核磁共振響應(yīng)信號(hào)。核磁共振響應(yīng)信號(hào)經(jīng)繼電器8進(jìn)入諧振電路9進(jìn) 行阻抗匹配，通過(guò)選擇不同配諧電容達(dá)到最佳諧振點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)放大器10，進(jìn)入采集電路11。 放大器10由前置放大器、LC選頻放大器、工頻陷波器和后級(jí)放大器組成。采集電路11根據(jù)核磁共振響應(yīng)信號(hào)對(duì)采樣率和采樣精度的要求，選擇高速高采樣率的AD，用CPLD+FIFO的 方式對(duì)高速采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖存儲(chǔ)，然后再將FIFO中的數(shù)據(jù)存入采集電路11中 存儲(chǔ) 器中?？刂茊卧?根據(jù)陣列線圈的序列號(hào)分別選擇每個(gè)第1接收單元 第25接收單元 上傳存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，最后匯總到計(jì)算機(jī)1中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和反演解釋?；陉嚵芯€圈的核磁共振地下水探測(cè)儀野外具體工作方法步驟1 在一個(gè)復(fù)雜地形地貌、地下條件未知的測(cè)區(qū)，首先鋪設(shè)發(fā)射線圈4，根據(jù)地 形選擇正方形或者長(zhǎng)方形，盡量擴(kuò)大線圈面積以獲得更深的探測(cè)深度；步驟2 在過(guò)發(fā)射線圈4中心的直線上等距的鋪設(shè)第1接收單元 第15接收單 元，用來(lái)完成二維地下水探測(cè)；或在發(fā)射線圈4內(nèi)部和周邊鋪設(shè)陣列式接收單元，第1接收 單元 第25接收單元，用來(lái)完成3維地下水探測(cè)。步驟3 用磁力儀獲得當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)的強(qiáng)度，通過(guò)磁場(chǎng)強(qiáng)度Bo*常數(shù)0. 04258轉(zhuǎn)化成 拉莫爾頻率，在計(jì)算機(jī)1中進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)拉莫爾頻率和發(fā)射線圈4的電感特性，計(jì)算發(fā)射 單元中的配諧電容的大小。步驟4 在計(jì)算機(jī)1中設(shè)置多個(gè)發(fā)射脈沖矩。發(fā)射脈沖矩是發(fā)射電流和發(fā)射時(shí)間 的乘積，一般發(fā)射時(shí)間固定，發(fā)射電流越大，探測(cè)地下水的層位越深。設(shè)置從小到大激發(fā)脈 沖矩可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水從淺到深地分層探測(cè)。步驟5 根據(jù)設(shè)置的發(fā)射脈沖矩，設(shè)置發(fā)射電壓，在發(fā)射線圈4中產(chǎn)生大功率交變 電流，發(fā)射時(shí)間一般為40ms。設(shè)置多少個(gè)發(fā)射脈沖矩，就設(shè)置多少個(gè)發(fā)射電壓，就要發(fā)射多 少次，就在發(fā)射線圈3中產(chǎn)生多少次大功率交變電流；步驟6 發(fā)射停止后，經(jīng)過(guò)40ms死區(qū)時(shí)間，控制單元2向陣列式接收單元第11接 收單元 第15接收單元或第1接收單元 第25接收單元發(fā)送同步采集命令，然后再 將采集的數(shù)據(jù)按第11接收單元 第15接收單元或第1接收單元 第25接收單元的 序列號(hào)上傳至計(jì)算機(jī)1中，完成全部測(cè)點(diǎn)的探測(cè)；步驟7 將全部測(cè)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)有的核磁共振處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和反 演，繪制出測(cè)區(qū)二維或三維的地下水分布圖像，完成測(cè)區(qū)地下水探測(cè)。實(shí)施例1基于陣列線圈的核磁共振地下水探測(cè)儀用于二維地下水探測(cè)時(shí)，計(jì)算機(jī)1經(jīng)串口 線或網(wǎng)口線與控制單元2連接，控制單元2與發(fā)射單元3連接，再與發(fā)射線圈4連接，控制 單元2與陣列接收單元11 15中的一個(gè)接收單元11連接，接收單元11再與相鄰接收 單元12和連接，以此類(lèi)推，每個(gè)接收單元11 15都與相鄰的接收單元連接構(gòu)成。在第 11接收單元 第15接收單元中，通訊接口 5通過(guò)串口或者網(wǎng)口與控制單元2或相鄰接 收單元中的通訊接口 5連接，通訊接口 5與同步控制器6連接，同步控制器6與繼電器8連 接，感應(yīng)線圈7與繼電器8連接，再經(jīng)諧振電路9，放大器10連接至采集電路11，采集電路 11經(jīng)通訊接口 5和控制單元2連接至計(jì)算機(jī)1?；陉嚵芯€圈的核磁共振地下水探測(cè)儀用于二維地下水探測(cè)的工作方法步驟1 在一個(gè)復(fù)雜地形地貌、地下條件未知的測(cè)區(qū)，首先鋪設(shè)發(fā)射線圈4，根據(jù)地 形選擇正方形或者長(zhǎng)方形，盡量擴(kuò)大線圈面積以獲得更深的探測(cè)深度；步驟2 在過(guò)發(fā)射線圈4中心的直線上等距的鋪設(shè)第11接收單元 第15接收單 元，用來(lái)完成二維地下水探測(cè)。
步驟3 用磁力儀獲得當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)的強(qiáng)度，通過(guò)磁場(chǎng)強(qiáng)度Bo*常數(shù)0. 04258轉(zhuǎn)化成 拉莫爾頻率，在計(jì)算機(jī)1中進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)拉莫爾頻率和發(fā)射線圈4的電感特性，計(jì)算發(fā)射 單元中的配諧電容的大小。 步驟4 在計(jì)算機(jī)1中設(shè)置從小到大多個(gè)發(fā)射脈沖矩，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水從淺到深地分 層探測(cè)。步驟5 根據(jù)設(shè)置的發(fā)射脈沖矩，設(shè)置發(fā)射電壓，在發(fā)射線圈4中產(chǎn)生大功率交變 電流，發(fā)射時(shí)間一般為40ms。設(shè)置多少個(gè)發(fā)射脈沖矩，就設(shè)置多少個(gè)發(fā)射電壓，就要發(fā)射多 少次，就在發(fā)射線圈3中產(chǎn)生多少次大功率交變電流；步驟6 發(fā)射停止后，經(jīng)過(guò)40ms死區(qū)時(shí)間，控制單元2向陣列式接收單元第11接 收單元 第15接收單元或第1接收單元 第25接收單元發(fā)送同步采集命令，然后再 將采集的數(shù)據(jù)按第11接收單元 第15接收單元或第1接收單元 第25接收單元的 序列號(hào)上傳至計(jì)算機(jī)1中，完成全部測(cè)點(diǎn)的探測(cè)；步驟7 將全部測(cè)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)有的核磁共振處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和反 演，繪制出測(cè)區(qū)二維或三維的地下水分布圖像，完成測(cè)區(qū)地下水探測(cè)。實(shí)施例2基于陣列線圈的核磁共振地下水探測(cè)儀用于三維地下水探測(cè)時(shí)，計(jì)算機(jī)1經(jīng)串口 線或網(wǎng)口線與控制單元2連接，控制單元2與發(fā)射單元3連接，再與發(fā)射線圈4連接，控制 單元2與第1接收單元 25接收單元中的第11接收單元連接，接收單元11再與相鄰接 收單元6、16和13連接，以此類(lèi)推，第1接收單元 25接收單元中每個(gè)接收單元1 25都與相鄰接收單元連接。在第1接收單元 25接收單元中，通訊接口 5通過(guò)串口或者 網(wǎng)口與控制單元2或相鄰接收單元中的通訊接口 5連接，通訊接口 5與同步控制器6連接， 同步控制器6與繼電器8連接，感應(yīng)線圈7與繼電器8連接，再經(jīng)諧振電路9，放大器10連 接至采集電路11，采集電路11經(jīng)通訊接口 5和控制單元2連接至計(jì)算機(jī)1?；陉嚵芯€圈的核磁共振地下水探測(cè)儀用于三維地下水探測(cè)的工作方法步驟1 在一個(gè)復(fù)雜地形地貌、地下條件未知的測(cè)區(qū)，首先鋪設(shè)發(fā)射線圈4，根據(jù)地 形選擇正方形或者長(zhǎng)方形，盡量擴(kuò)大線圈面積以獲得更深的探測(cè)深度；步驟2 在發(fā)射線圈4內(nèi)部和周邊鋪設(shè)陣列式第1接收單元 25接收單元，用 來(lái)完成三維地下水探測(cè)。步驟3 用磁力儀獲得當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)的強(qiáng)度，轉(zhuǎn)化成拉莫爾頻率，在計(jì)算機(jī)1中進(jìn)行 設(shè)置。根據(jù)拉莫爾頻率和發(fā)射線圈4的電感特性，計(jì)算發(fā)射單元中的配諧電容的大小。步驟4 在計(jì)算機(jī)1中設(shè)置從小到大多個(gè)發(fā)射脈沖矩，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水從淺到深地分 層探測(cè)。步驟5 根據(jù)設(shè)置的發(fā)射脈沖矩，設(shè)置發(fā)射電壓，在發(fā)射線圈4中產(chǎn)生大功率交變 電流，發(fā)射時(shí)間一般為40ms。設(shè)置多少個(gè)發(fā)射脈沖矩，就設(shè)置多少個(gè)發(fā)射電壓，就要發(fā)射多 少次，就在發(fā)射線圈3中產(chǎn)生多少次大功率交變電流；(是這個(gè)意思)步驟6 發(fā)射停止后，經(jīng)過(guò)40ms死區(qū)時(shí)間，控制單元2向陣列式接收單元第11接 收單元 第15接收單元或第1接收單元 第25接收單元發(fā)送同步采集命令，然后再 將采集的數(shù)據(jù)按第11接收單元 第15接收單元或第1接收單元 第25接收單元的 序列號(hào)上傳至計(jì)算機(jī)1中，完成全部測(cè)點(diǎn)的探測(cè)；
步驟7 將全部測(cè)點(diǎn)采集的 數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)有的核磁共振處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和反 演，繪制出測(cè)區(qū)二維或三維的地下水分布圖像，完成測(cè)區(qū)地下水探測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種基于陣列線圈的核磁共振地下水探測(cè)儀，其特征在于，計(jì)算機(jī)(1)通過(guò)串口線 或網(wǎng)口線經(jīng)控制單元O)、發(fā)射線圈(3)與接收線圈(4)連接，控制單元(2)經(jīng)第11接收 單元、第12接收單元、第13接收單元和第14接收單元與第15接收單元連接，第1接收單 元經(jīng)第6接收單元、第11接收單元和第16接收單元與第21接收單元連接，第2接收單元 經(jīng)第7接收單元、第12接收單元和第17接收單元與第22接收單元連接，第3接收單元經(jīng) 第8接收單元、第13接收單元和第18接收單元與第23接收單元連接，第4接收單元經(jīng)第 9接收單元、第14接收單元和第19接收單元與第M接收單元連接，第5接收單元經(jīng)第10 接收單元、第15接收單元和第20接收單元與第25接收單元連接構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求1所述的基于陣列線圈的核磁共振地下水探測(cè)儀，其特征在于，第1接 收單元——第25接收單元均是由通訊接口(5)經(jīng)同步控制器(6)與繼電器⑶連接，感應(yīng) 線圈(7)經(jīng)繼電器(8)、諧振電路(9)、放大電路(10)和采集電路(11)與通訊接口(5)連 接構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1所述的基于陣列線圈的核磁共振地下水探測(cè)儀，其特征在于，控制 單元⑵是由接收控制器(13)經(jīng)通訊控制器(12)與發(fā)射控制器(14)連接構(gòu)成。
4.按照權(quán)利要求1所述的基于陣列線圈的核磁共振地下水探測(cè)儀，其特征在于，發(fā)射 單元(3)是由配諧電容(15)經(jīng)發(fā)射橋路(16)分別與大功率電源(17)和發(fā)射控制(18)連 接構(gòu)成。
5.按照權(quán)利要求1所述的基于陣列線圈的核磁共振地下水探測(cè)儀野外探測(cè)方法，其特 征在于，包括以下順序和步驟a、在復(fù)雜地形地貌、地下條件未知的測(cè)區(qū)，首先根據(jù)地形選擇正方形或者長(zhǎng)方形鋪設(shè) 發(fā)射線圈3，盡量擴(kuò)大線圈面積以獲得更深的探測(cè)深度；b、在過(guò)發(fā)射線圈(3)中心的直線上等間距鋪設(shè)第11接收單元-第15接收單元，用來(lái) 完成二維地下水探測(cè)，或在發(fā)射線圈3內(nèi)部和周邊鋪設(shè)陣列式接收單元第1接收單元-第 25接收單元，用來(lái)完成三維地下水探測(cè)；c、通過(guò)磁力儀獲得測(cè)區(qū)地磁場(chǎng)值Bo，Bo*常數(shù)0.04258換算成拉莫爾頻率，并設(shè)置在 計(jì)算機(jī)(1)中，根據(jù)拉莫爾頻率和發(fā)射線圈3的電感特性，計(jì)算發(fā)射單元中的配諧電容的大d、在計(jì)算機(jī)1中設(shè)置發(fā)射脈沖矩，發(fā)射脈沖矩是發(fā)射電流和發(fā)射時(shí)間的乘積，發(fā)射時(shí) 間通常固定為40ms，發(fā)射電流越大，探測(cè)的越深，為實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水由淺到深的分層探測(cè)，要 從小到大設(shè)置多個(gè)發(fā)射脈沖矩；e、根據(jù)所設(shè)置的發(fā)射脈沖矩，設(shè)置發(fā)射電壓，在發(fā)射線圈3中產(chǎn)生大功率交變電流；設(shè) 置多少個(gè)發(fā)射脈沖矩，就設(shè)置多少個(gè)發(fā)射電壓，就要發(fā)射多少次，就在發(fā)射線圈3中產(chǎn)生多 少次大功率交變電流；f、發(fā)射停止后，經(jīng)過(guò)40ms死區(qū)時(shí)間，控制單元O)向陣列式接收單元第11接收單 元 第15接收單元或第1接收單元 第25接收單元發(fā)送同步采集命令，然后再將采 集的數(shù)據(jù)按第11接收單元 第15接收單元或第1接收單元 第25接收單元的序列 號(hào)上傳至計(jì)算機(jī)(1)中，完成全部測(cè)點(diǎn)的探測(cè)；g、將全部測(cè)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)有的核磁共振處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和反演，繪制出 測(cè)區(qū)二維或三維的地下水分布圖像，完成測(cè)區(qū)地下水探測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于陣列線圈的核磁共振地下水探測(cè)儀及野外探測(cè)方法。是由計(jì)算機(jī)通過(guò)串口線或網(wǎng)口線經(jīng)控制單元、發(fā)射線圈與接收線圈連接構(gòu)成，接收線圈是由25個(gè)接收單元連接構(gòu)成陣列線圈。用陣列線圈作為接收單元的天線，并且每個(gè)天線配備獨(dú)立的接收單元，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)二維地下水成像，還能夠?qū)崿F(xiàn)三維地下水成像，還能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度采集和遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，而且可以在復(fù)雜地形地貌上進(jìn)行鋪設(shè)，提高了核磁共振探測(cè)在水平面上的精度，能夠高效準(zhǔn)確地確定開(kāi)采地下水的井位，提高了找水效率，降低了找水成本，有效地減少打干井的風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)G01V3/14GK102096112SQ201010591988
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者易曉峰, 李珊珊, 林君, 樊偉, 段清明, 王煜琦, 田寶鳳, 蔣川東 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)