一種多工作模式核磁信號(hào)探測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種多工作模式核磁信號(hào)探測(cè)裝置。該裝置包括主控PC機(jī)、通訊模塊、核磁信號(hào)采集模塊、多種分布方式線圈、無(wú)線路由器以及多臺(tái)檢測(cè)計(jì)算機(jī)，其中，主控PC機(jī)通過(guò)通訊模塊與核磁信號(hào)采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線連接，核磁信號(hào)采集模塊的采集端連接多種分布方式線圈；設(shè)置無(wú)線路由器將主控PC機(jī)以及多臺(tái)檢測(cè)計(jì)算機(jī)之間形成網(wǎng)絡(luò)連接。采用本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)多模式下核磁共振探測(cè)信號(hào)的采集，能夠提高探測(cè)的精度和準(zhǔn)確度，有效縮短工程時(shí)間。
【專利說(shuō)明】—種多工作模式核磁信號(hào)探測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于核磁信號(hào)探測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無(wú)線路由器進(jìn)行實(shí)時(shí)信噪特征提取的多工作模式核磁信號(hào)探測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球氣候的變遷，世界各地的旱災(zāi)情況也在不斷的加劇，我國(guó)雖然有豐富的地下水資源，但是人均占有水量?jī)H為世界人均占有水量的1/4，成為了世界上人均水資源短缺的國(guó)家之一，因而及時(shí)地探測(cè)并有效利用地下水資源迫在眉睫。基于核磁共振原理對(duì)含水體的探測(cè)裝置在經(jīng)過(guò)多年的研究實(shí)踐中應(yīng)運(yùn)而生，此裝置能夠?qū)w進(jìn)行直接、有效、無(wú)損、準(zhǔn)確的探測(cè)，現(xiàn)已在全國(guó)多地成功的找到了地下水資源，為當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)和人民的生活提供了很大的便利。
[0003]雖然核磁共振找水儀能夠?qū)w進(jìn)行直接的探測(cè)，但一般均是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定儀器的工作方式(同一線圈探測(cè)方式、分離線圈探測(cè)方式、參考對(duì)消探測(cè)方式)和選擇相應(yīng)的參數(shù)(疊加次數(shù)、閾值參數(shù)等)現(xiàn)場(chǎng)采集并存儲(chǔ)核磁信號(hào)，數(shù)據(jù)的分析處理后期由專門的工作人員進(jìn)行。這樣在數(shù)據(jù)采集的同時(shí)無(wú)法給出數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)信噪特征，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致儀器工作方式或相應(yīng)參數(shù)設(shè)置不恰當(dāng)而引起儀器沒(méi)有合理采集有效數(shù)據(jù)，甚至在同一工作場(chǎng)地采用不同方式進(jìn)行多次測(cè)量，無(wú)疑降低了工作效率，延誤了生產(chǎn)進(jìn)度。
[0004]CN2518116Y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)的另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)明采用由電纜圍繞成圓形或方形的單匝線圈作為激勵(lì)和接收線圈，設(shè)計(jì)了適用于找水的核磁共振探測(cè)儀器。
[0005]CN102096111公開的“收發(fā)天線分離式核磁共振找水裝置及找水方法”，是計(jì)算機(jī)通過(guò)串口與大功率源、發(fā)射及控制單元、電流采集單元、選頻放大單元、信號(hào)采集單元連接，發(fā)射及控制單元通過(guò)控總線經(jīng)H橋路與配諧電容、發(fā)射線圈和二極管連接構(gòu)成。該方法實(shí)現(xiàn)了將發(fā)射天線和接收天線分離，使發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)能夠相互獨(dú)立，簡(jiǎn)化了整體系統(tǒng)的連接步驟和操作方式，提高了地下水體探測(cè)的靈活性。
[0006]CN102053280公開了“一種帶有參考線圈的核磁共振地下水探測(cè)系統(tǒng)及探測(cè)方法”，通過(guò)多路A/D采集單元同步采集發(fā)射/接收線圈中的核磁共振信號(hào)以及參考線圈中噪聲信號(hào)的全波形數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算參考線圈采集的噪聲信號(hào)與核磁共振信號(hào)的最大相關(guān)性，實(shí)現(xiàn)參考線圈最佳位置和數(shù)量的布設(shè)，在信號(hào)和噪聲統(tǒng)計(jì)特性未知的情況下，采用變步長(zhǎng)自適應(yīng)算法，最大限度對(duì)消發(fā)射/接收線圈中的相關(guān)噪聲，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)源復(fù)雜強(qiáng)噪聲干擾下核磁共振信號(hào)的提取，該方法能有效地解決村莊附近以及城市周邊地區(qū)核磁共振探測(cè)干擾多、多種干擾噪聲數(shù)據(jù)難以分離的問(wèn)題，提高了儀器抗干擾性能，為在村莊附近以及城市周邊地區(qū)尋找地下水提供了一種可靠的探測(cè)裝置和方法。
[0007]上述三種方法分別采用收發(fā)同一線圈直接探測(cè)、收發(fā)天線分離探測(cè)提高探測(cè)靈敏度以及強(qiáng)干擾情況下參考線圈對(duì)消噪聲探測(cè)手段，確定選擇何種工作模式均是根據(jù)操作人員經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有理論依據(jù)作為指導(dǎo)。如若能夠通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)信噪特征的提取來(lái)具體確定噪聲對(duì)信號(hào)的影響大小，從而依此分析結(jié)果作為評(píng)判準(zhǔn)則指導(dǎo)儀器確定工作模式和設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，這就會(huì)避免由于工作模式選擇不恰當(dāng)或參數(shù)設(shè)置不合理引起的探測(cè)方案無(wú)效，同一探測(cè)地點(diǎn)修改工作模式或參數(shù)等反復(fù)探測(cè)事件的發(fā)生，造成大量人力、物力和時(shí)間的損耗。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種多工作模式核磁信號(hào)探測(cè)裝置，旨在解決檢測(cè)模式單一、更換線圈復(fù)雜、節(jié)約人力以及提高精確度和工作效率。
[0009]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，該裝置包括主控PC機(jī)、通訊模塊、核磁信號(hào)采集模塊、發(fā)射單元、多種分布方式線圈、無(wú)線路由器以及多臺(tái)檢測(cè)計(jì)算機(jī)，其中，主控PC機(jī)通過(guò)通訊模塊與核磁信號(hào)采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線連接，核磁信號(hào)采集模塊的采集端連接多種分布方式線圈，主控PC機(jī)通過(guò)發(fā)射單元連接多種分布方式線圈；設(shè)置無(wú)線路由器將主控PC機(jī)以及多臺(tái)檢測(cè)計(jì)算機(jī)之間形成網(wǎng)絡(luò)連接。
[0010]進(jìn)一步地，多種分布方式線圈包括收發(fā)同一線圈、收發(fā)分離線圈和帶參考線圈。
[0011]進(jìn)一步地，所述核磁信號(hào)采集模塊包括單片機(jī)、DDS模塊時(shí)鐘控制電路、程控放大電路、前置低噪聲放大電路、窄帶濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、FPGA控制電路、配諧電路，其中，通過(guò)單片機(jī)與通訊模塊信號(hào)線連接，單片機(jī)與FPGA控制電路之間通訊連接，F(xiàn)PGA控制電路通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路依次連接程控放大電路、窄帶濾波器、前置低噪聲放大電路、配諧電路和多種分布方式線圈；單片機(jī)的輸出端通過(guò)DDS模塊時(shí)鐘控制電路連接窄帶濾波器，單片機(jī)的輸出端連接程控放大電路。
[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于:本實(shí)用新型專利通過(guò)采用無(wú)線路由器在可允許距離的同一局域網(wǎng)內(nèi)多臺(tái)檢測(cè)計(jì)算機(jī)共享主控PC機(jī)采集的核磁信號(hào)，系統(tǒng)可選擇最佳工作模式和進(jìn)行相應(yīng)配置參數(shù)設(shè)置。采用本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)多模式下核磁共振探測(cè)信號(hào)的采集，同時(shí)可以避免系統(tǒng)工作模式或配置參數(shù)選擇不當(dāng)而引起的工作效率的降低，能夠大大的提高探測(cè)的精度和準(zhǔn)確度，有效地縮短工程時(shí)間。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖2是核磁信號(hào)采集模塊的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0016]如圖1所示，一種多工作模式核磁信號(hào)探測(cè)裝置，該裝置包括主控PC機(jī)、通訊模塊、核磁信號(hào)采集模塊、發(fā)射單元、多種分布方式線圈、無(wú)線路由器以及多臺(tái)檢測(cè)計(jì)算機(jī)，其中，主控PC機(jī)通過(guò)通訊模塊與核磁信號(hào)采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線連接，核磁信號(hào)采集模塊的采集端連接多種分布方式線圈，主控PC機(jī)通過(guò)發(fā)射單元連接多種分布方式線圈；設(shè)置無(wú)線路由器將主控PC機(jī)以及多臺(tái)檢測(cè)計(jì)算機(jī)之間形成網(wǎng)絡(luò)連接。
[0017]多種分布方式線圈包括收發(fā)同一線圈、收發(fā)分離線圈和帶參考線圈。
[0018]如圖2所示，核磁信號(hào)采集模塊包括單片機(jī)、DDS模塊時(shí)鐘控制電路、程控放大電路、前置低噪聲放大電路、窄帶濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、FPGA控制電路、配諧電路，其中，通過(guò)單片機(jī)與通訊模塊信號(hào)線連接，單片機(jī)與FPGA控制電路之間通訊連接，F(xiàn)PGA控制電路通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路依次連接程控放大電路、窄帶濾波器、前置低噪聲放大電路、配諧電路和多種分布方式線圈；單片機(jī)的輸出端通過(guò)DDS模塊時(shí)鐘控制電路連接窄帶濾波器，單片機(jī)的輸出端連接程控放大電路。
[0019]本實(shí)用新型的工作過(guò)程為:
[0020]主控PC機(jī)經(jīng)通訊模塊選擇默認(rèn)的線圈模式，按照選擇的工作方式進(jìn)行配置參數(shù)設(shè)置，配置參數(shù)設(shè)置完成啟動(dòng)核磁信號(hào)采集模塊采集信號(hào)。無(wú)線路由器產(chǎn)生無(wú)線局域網(wǎng)，使主控PC機(jī)和檢測(cè)計(jì)算機(jī)處于此局域網(wǎng)中，檢測(cè)計(jì)算機(jī)通過(guò)局域網(wǎng)共享主控PC機(jī)上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行核磁信號(hào)的信噪特征分析，進(jìn)而提取特征參數(shù)，將此特征參數(shù)通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)反饋給主控PC機(jī)。主控PC機(jī)根據(jù)反饋的特征參數(shù)判斷是否修改線圈分布方式以及相應(yīng)參數(shù)設(shè)置。
[0021]在此過(guò)程中，單片機(jī)通過(guò)主控PC機(jī)下載控制字，對(duì)DDS模塊控制時(shí)鐘、程控放大器、FPGA控制電路進(jìn)行控制。線圈及配諧電路不斷發(fā)射大功率交變脈沖，以激發(fā)地下氫質(zhì)子。大電流發(fā)射結(jié)束一段時(shí)間后，線圈及配諧電路開始接收氫質(zhì)子產(chǎn)生的核磁共振信號(hào)。接收到的核磁共振信號(hào)經(jīng)過(guò)前置低噪聲放大電路得到初步放大。將初步放大后的信號(hào)經(jīng)過(guò)窄帶濾波器進(jìn)行濾波以及程控放大電路進(jìn)行放大，以便達(dá)到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路能夠識(shí)別的幅度。其中，窄帶濾波器由DDS模塊時(shí)鐘控制電路觸發(fā)工作，程控放大電路由單片機(jī)控制字決定信號(hào)放大倍數(shù)。經(jīng)程控放大后的信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路量化成數(shù)字量，由FPGA控制電路采集并存儲(chǔ)核磁共振信號(hào)。單片機(jī)讀取存儲(chǔ)在FPGA控制電路中的信號(hào)，將其上傳至主控PC機(jī)指定存儲(chǔ)位置，從而完成核磁共振信號(hào)的采集。
[0022]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多工作模式核磁信號(hào)探測(cè)裝置，其特征在于，該裝置包括主控PC機(jī)、通訊模塊、核磁信號(hào)采集模塊、發(fā)射單元、多種分布方式線圈、無(wú)線路由器以及多臺(tái)檢測(cè)計(jì)算機(jī)，其中，主控PC機(jī)通過(guò)通訊模塊與核磁信號(hào)采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線連接，核磁信號(hào)采集模塊的采集端連接多種分布方式線圈，主控PC機(jī)通過(guò)發(fā)射單元連接多種分布方式線圈；設(shè)置無(wú)線路由器將主控PC機(jī)以及多臺(tái)檢測(cè)計(jì)算機(jī)之間形成網(wǎng)絡(luò)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的多工作模式核磁信號(hào)探測(cè)裝置，其特征在于，多種分布方式線圈包括收發(fā)同一線圈、收發(fā)分離線圈和帶參考線圈。
3.如權(quán)利要求1所述的多工作模式核磁信號(hào)探測(cè)裝置，其特征在于，所述核磁信號(hào)采集模塊包括單片機(jī)、DDS模塊時(shí)鐘控制電路、程控放大電路、前置低噪聲放大電路、窄帶濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、FPGA控制電路、配諧電路，其中，通過(guò)單片機(jī)與通訊模塊信號(hào)線連接，單片機(jī)與FPGA控制電路之間通訊連接，F(xiàn)PGA控制電路通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路依次連接程控放大電路、窄帶濾波器、前置低噪聲放大電路以及配諧電路和多種分布方式線圈；單片機(jī)的輸出端通過(guò)DDS模塊時(shí)鐘控制電路連接窄帶濾波器，單片機(jī)的輸出端連接程控放大電路。
【文檔編號(hào)】G01V3/14GK203838352SQ201420212410
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】田寶鳳, 周媛媛, 易曉峰, 王悅, 訾彥勇, 曹桂欣 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)