想直立面為線圈的鋪設(shè)平面，鋪設(shè)接收線圈11與預(yù)極化線圈12;
[0027]b、電腦I通過串口線控制輸出可調(diào)的大功率電源2，通過改變其輸出電壓的大小，來改變在預(yù)極化線圈12上的激發(fā)電流的大小，即產(chǎn)生不同強(qiáng)度的預(yù)極化磁場，通過不同強(qiáng)度磁場的極化，實(shí)現(xiàn)距離預(yù)極化線圈不同遠(yuǎn)近水體的探測。
[0028]C、主控制單元6產(chǎn)生7s預(yù)極化場極化時(shí)間，通過發(fā)射橋路驅(qū)動(dòng)3對(duì)大功率發(fā)射橋路4進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，發(fā)射橋路4被驅(qū)動(dòng)后，主控制單元6控制高壓切換開關(guān)5，使其處于閉合狀態(tài)，利用大功率電源2產(chǎn)生的輸出電壓向預(yù)極化線圈12施加電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)前方水體的極化；
[0029]d、在極化時(shí)，主控制單元6控制Q-swi tch電路8和A/D采集單元10，使其處于斷開(不工作)狀態(tài)，當(dāng)激發(fā)結(jié)束后，經(jīng)過7s，主控制單元6控制發(fā)射橋路驅(qū)動(dòng)3使發(fā)射橋路4不被驅(qū)動(dòng)，結(jié)束對(duì)預(yù)極化線圈12施加電壓。
[0030]e、當(dāng)結(jié)束對(duì)預(yù)極化線圈12的供電后，預(yù)極化線圈12上的能量不會(huì)自己迅速消失，通過能釋電路13來迅速消耗預(yù)極化線圈12上的能量，這段能釋時(shí)間在15ms內(nèi)，然后主控制單元6控制Q-swi tch電路8對(duì)接收線圈11受到預(yù)極化線圈12能量影響產(chǎn)生的振鈴現(xiàn)象進(jìn)行抑制；
[0031]f、放大器電路9對(duì)經(jīng)過Q-switch電路8已經(jīng)抑制振鈴現(xiàn)象的信號(hào)進(jìn)行放大后送至A/D采集單元10，在開始A/D采集之前的Q-swi tch電路的工作時(shí)間為5ms，主控制單元6控制A/D采集單元10的采集開始與結(jié)束時(shí)間，在控制A/D采集單元10采集時(shí)不關(guān)閉Q-swi tch，A/D采集的時(shí)間為3s，A/D采集單元10利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將放大器電路H輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)送至電腦I，進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示，之后將Q-switch電路和A/D采集單元都停止，進(jìn)入一段持續(xù)4s的等待時(shí)間這是一個(gè)工作周期；
[0032]g、重復(fù)步驟c到f，進(jìn)行多次疊加探測直到可以在時(shí)域上看出大致的FID信號(hào)的趨勢)，將多次探測得到的磁共振信號(hào)進(jìn)行疊加與顯示，獲得準(zhǔn)確信息，將數(shù)據(jù)進(jìn)行保存；
[0033]h、將步驟g顯示與保存的核磁共振信號(hào)進(jìn)行特征參數(shù)提取，獲得弛豫時(shí)間、初始振幅、頻率參數(shù)，將測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行反演處理，計(jì)算出指定方向上、設(shè)定距離、設(shè)定區(qū)域內(nèi)的含水量、滲透率水文地質(zhì)參數(shù)，為可能發(fā)生的突水、涌泥地質(zhì)災(zāi)害提供預(yù)報(bào)依據(jù)。
[0034]實(shí)施例1
[0035]地下全空間核磁共振預(yù)極化探測方法是一種利用預(yù)極化方式來提高信噪比同時(shí)定向探測的方法，先將要探測的水體利用預(yù)極化線圈12產(chǎn)生的mT級(jí)的遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于天然地磁場的預(yù)極化場來有效的將要探測的水體進(jìn)行極化，提高水體整體的磁化強(qiáng)度，即提高要探測的核磁信號(hào)。然后用接收線圈11接收水體中氫質(zhì)子能級(jí)躍迀回低能級(jí)狀態(tài)而釋放出來的大量的具有拉莫爾頻率的能量子，同時(shí)用Q-switch電路8對(duì)振鈴現(xiàn)象進(jìn)行抑制。最后經(jīng)過A/D采集單元10采集后得到的數(shù)據(jù)送入電腦I進(jìn)行顯示及存儲(chǔ)。
[0036]地下全空間核磁共振預(yù)極化探測方法，包括以下步驟:
[0037]a、在測區(qū)內(nèi)選擇一探測點(diǎn)，以該探測點(diǎn)的假想直立面為線圈的鋪設(shè)平面，鋪設(shè)接收線圈11與預(yù)極化線圈12;
[0038]b、電腦I通過串口線控制輸出可調(diào)的大功率電源2，通過改變其輸出電壓的大小，來改變在預(yù)極化線圈12上的激發(fā)電流的大小，即產(chǎn)生不同強(qiáng)度的預(yù)極化磁場，通過不同強(qiáng)度磁場的極化，實(shí)現(xiàn)距離預(yù)極化線圈不同遠(yuǎn)近水體的探測。
[0039]C、主控制單元6產(chǎn)生7s預(yù)極化場極化時(shí)間，通過發(fā)射橋路驅(qū)動(dòng)3對(duì)大功率發(fā)射橋路4進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，發(fā)射橋路4被驅(qū)動(dòng)后，主控制單元6控制高壓切換開關(guān)5，使其處于閉合狀態(tài)，利用大功率電源2產(chǎn)生的輸出電壓向預(yù)極化線圈12施加電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)前方水體的極化；
[0040]d、在極化時(shí)，主控制單元6控制Q-swi tch電路8和A/D采集單元10，使其處于斷開(不工作)狀態(tài)，當(dāng)激發(fā)結(jié)束后，經(jīng)過7s，主控制單元6控制發(fā)射橋路驅(qū)動(dòng)3使發(fā)射橋路4不被驅(qū)動(dòng)，結(jié)束對(duì)預(yù)極化線圈12施加電壓。
[0041]e、當(dāng)結(jié)束對(duì)預(yù)極化線圈12的供電后，預(yù)極化線圈12上的能量不會(huì)自己迅速消失，通過能釋電路13來迅速消耗預(yù)極化線圈12上的能量，這段能釋時(shí)間在15ms內(nèi)，然后主控制單元6控制Q-swi tch電路8對(duì)接收線圈11受到預(yù)極化線圈12能量影響產(chǎn)生的振鈴現(xiàn)象進(jìn)行抑制；
[0042]f、放大器電路9對(duì)經(jīng)過Q-switch電路8已經(jīng)抑制振鈴現(xiàn)象的信號(hào)進(jìn)行放大后送至A/D采集單元10，在開始A/D采集之前的Q-swi tch電路的工作時(shí)間為5ms，主控制單元6控制A/D采集單元10的采集開始與結(jié)束時(shí)間，在控制A/D采集單元10采集時(shí)不關(guān)閉Q-swi tch，A/D采集的時(shí)間為3s，A/D采集單元10利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將放大器電路H輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)送至電腦I，進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示，之后將Q-switch電路和A/D采集單元都停止，進(jìn)入一段持續(xù)4s的等待時(shí)間這是一個(gè)工作周期；
[0043]g、重復(fù)步驟c到f，進(jìn)行100次探測，將100次探測得到的磁共振信號(hào)進(jìn)行疊加與顯示，獲得準(zhǔn)確信息，將數(shù)據(jù)進(jìn)行保存；
[0044]h、將步驟g顯示與保存的核磁共振信號(hào)進(jìn)行特征參數(shù)提取，獲得弛豫時(shí)間、初始振幅、頻率參數(shù)，將測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行反演處理，計(jì)算出指定方向上、設(shè)定距離、設(shè)定區(qū)域內(nèi)的含水量、滲透率水文地質(zhì)參數(shù)，為可能發(fā)生的突水、涌泥地質(zhì)災(zāi)害提供預(yù)報(bào)依據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種地下全空間核磁共振預(yù)極化探測裝置，其特征在于，是由電腦(I)經(jīng)輸出可調(diào)的大功率電源(2)和大功率發(fā)射橋路(4)與預(yù)極化線圈(12)的一端連接，電腦(I)經(jīng)主控制單元(6)、發(fā)射橋路驅(qū)動(dòng)(3)、大功率發(fā)射橋路(4)和高壓切換開關(guān)(5)與預(yù)極化線圈(12)的另一端連接，主控制單元(6)分別與發(fā)射橋路驅(qū)動(dòng)(3)、高壓切換開關(guān)(5)連接、Q-switch電路(8)和A/D采集單元(10)連接，電腦(I)經(jīng)A/D采集單元(10)、放大器電路(9)、Q-switch電路(8)和配諧電容(7)與接收線圈(11)連接，預(yù)極化線圈(12)與能釋電路(13)連接構(gòu)成。2.按照權(quán)利要求1所述的地下全空間核磁共振預(yù)極化探測裝置的探測方法，其特征在于，包括以下步驟: a、在測區(qū)內(nèi)選擇一探測點(diǎn)，以該探測點(diǎn)的假想直立面為線圈的鋪設(shè)平面，鋪設(shè)接收線圈(11)與預(yù)極化線圈(12); b、電腦(I)通過串口線控制輸出可調(diào)的大功率電源(2)，通過改變其輸出電壓的大小，來改變在預(yù)極化線圈(12)上的激發(fā)電流的大小，即產(chǎn)生不同強(qiáng)度的預(yù)極化磁場，通過不同強(qiáng)度磁場的極化，實(shí)現(xiàn)距離預(yù)極化線圈不同遠(yuǎn)近水體的探測； C、主控制單元(6)產(chǎn)生7s預(yù)極化場極化時(shí)間，通過發(fā)射橋路驅(qū)動(dòng)(3)對(duì)大功率發(fā)射橋路(4)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，發(fā)射橋路(4)被驅(qū)動(dòng)后，主控制單元(6)控制高壓切換開關(guān)(5)，使其處于閉合狀態(tài)，利用大功率電源(2)產(chǎn)生的輸出電壓向預(yù)極化線圈(12)施加電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)前方水體的極化； d、在極化時(shí)，主控制單元(6)控制Q-switch電路(8)和A/D采集單元(10)，使其處于斷開狀態(tài)，當(dāng)激發(fā)結(jié)束后，經(jīng)過7s，主控制單元(6)控制發(fā)射橋路驅(qū)動(dòng)(3)使發(fā)射橋路(4)不被驅(qū)動(dòng)，結(jié)束對(duì)預(yù)極化線圈(12)施加電壓； e、當(dāng)結(jié)束對(duì)預(yù)極化線圈(12)的供電后，預(yù)極化線圈(12)上的能量不會(huì)自己迅速消失，通過能釋電路(13)來迅速消耗預(yù)極化線圈(12)上的能量，這段能釋時(shí)間在15ms內(nèi)，然后主控制單元(6)控制Q-switch電路(8)對(duì)接收線圈(11)受到預(yù)極化線圈(12)能量影響產(chǎn)生的振鈴現(xiàn)象進(jìn)行抑制； f、放大器電路(9)對(duì)經(jīng)過Q-switch電路(8)已經(jīng)抑制振鈴現(xiàn)象的信號(hào)進(jìn)行放大后送至A/D采集單元(10)，在開始A/D采集之前的Q-switch電路的工作時(shí)間為5ms，主控制單元(6)控制A/D采集單元(10)的采集開始與結(jié)束時(shí)間，在控制A/D采集單元(10)采集時(shí)不關(guān)閉Q-switch，A/D采集的時(shí)間為3s，A/D采集單元(10)利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將放大器電路H輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)送至電腦(I)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示，之后將Q-switch電路和A/D采集單元都停止，進(jìn)入一段持續(xù)4s的等待時(shí)間這是一個(gè)工作周期； g、重復(fù)步驟c一 f，進(jìn)行連續(xù)疊加探測，顯示連續(xù)疊加探測得到的磁共振信號(hào)，將獲得的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)保存； h、將步驟g顯示與保存的核磁共振信號(hào)進(jìn)行特征參數(shù)提取，獲得弛豫時(shí)間、初始振幅、頻率參數(shù)，將測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行反演處理，計(jì)算出指定方向上、設(shè)定距離、設(shè)定區(qū)域內(nèi)的含水量、滲透率水文地質(zhì)參數(shù)，為可能發(fā)生的突水、涌泥地質(zhì)災(zāi)害提供預(yù)報(bào)依據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種地下全空間核磁共振預(yù)極化探測裝置及探測方法，是由電腦分別經(jīng)主控制單元和輸出可調(diào)的大功率電源與發(fā)射橋路驅(qū)動(dòng)、大功率發(fā)射橋路、高壓切換開關(guān)與預(yù)極化線圈連接，電腦經(jīng)A/D采集單元、放大器電路、Q-switch電路和配諧電容與接收線圈連接構(gòu)成。利用磁場強(qiáng)度遠(yuǎn)大于天然地磁場的預(yù)極化場，提高了探測目標(biāo)水體的整體磁化強(qiáng)度，從而獲得更大的核磁共振信號(hào)，解決了強(qiáng)噪聲干擾下提取核磁共振信號(hào)的難題。預(yù)極化磁場的方向可以改變，能夠?qū)崿F(xiàn)定向探測。采用該裝置對(duì)隧道、礦井等地下工程中的災(zāi)害水體進(jìn)行探測時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)指定方向、特定距離的區(qū)域的災(zāi)害水源的含水量大小、含水層厚度的探測，減少由于突水等地質(zhì)災(zāi)害造成的各種事故。
【IPC分類】G01V3/32, G01V3/14
【公開號(hào)】CN105549098
【申請?zhí)枴緾N201510917125
【發(fā)明人】林君, 杜文元, 林婷婷, 趙靜, 萬玲
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月11日