核磁共振探水儀的自動配諧裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種配諧裝置，尤其是一種應用于在核磁共振探水系統(tǒng)的自動配諧裝 置。
【背景技術】
[0002] 核磁共振(Magnetic Resonance Sounding,MRS)地下水探測技術是當今地球物理 領域能夠直接且無損地探測地下水的方法。核磁共振探水主要包括電容配諧、電流發(fā)射、信 號獲取和數(shù)據反演等步驟。其中，為了降低負載的阻抗，根據拉莫爾頻率的大小和負載感抗 的大小，選擇合適的配諧電容是關鍵過程?，F(xiàn)今核磁共振探水儀配諧方式主要是專業(yè)人員 手動配諧，其過程是先測量出負載感抗大小，然后輸入電腦計算出配諧電容大小，再人工手 動連接配諧電容，整個配諧過程復雜耗時，尤其是對于非專業(yè)人員而言，配諧過程極為不 便。因此，為了提高整個測量效率和簡化配諧過程，設計一套核磁共振探水儀的自動配諧裝 置至關重要。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種核磁共振探水儀的自動配 諧裝置；
[0004] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
[0005] 核磁共振探水儀的自動配諧裝置，是由24V蓄電池1經嵌入式微型LCR測量儀2和繼 電器及其驅動電路3與感性負載4連接，PC 5經Μ⑶控制電路6分別連接嵌入式微型LCR測量 儀2和繼電器及其驅動電路3，MCU控制電路6經高壓繼電器及其驅動電路7與配諧電容組8連 接構成。
[0006] 嵌入式微型LCR測量儀2是由DC-AC逆變模塊9經PWM輸出模塊10、MCU控制器11、ADC 模塊12和電壓電流取樣模塊13與負載接口 14連接，DC-AC逆變模塊9分別與負載接口 14和電 壓電流取樣模塊13連接構成。
[0007] 嵌入式微型LCR測量儀2是嵌入在核磁共振探水儀里面的獨立的硬件系統(tǒng)，與核磁 共振探水儀共用一組蓄電池。
[0008] 繼電器及其驅動電路3是由兩個繼電器和兩個繼電器驅動電路構成，兩組繼電器 及其驅動電路互相獨立，分別受控于MCU控制電路6。
[0009] 高壓繼電器及其驅動電路7是由η個繼電器和η個繼電器驅動電路構成，任意兩組 繼電器及其驅動電路互相獨立，分別受控于MCU控制電路6。
[0010] Μ⑶控制電路6受控于PC5,且MCU控制電路6控制嵌入式微型LCR測量儀2完成負載 感抗的測量，并根據測量值計算出配諧電容的大小。
[0011] Μ⑶控制電路6控制Ρ1、Ρ2……Ρη共η個I/O輸出口，通過相應的繼電器控制電容連 接入電路中，使得連入電路的總電容大小等于計算出的配諧電容值。
[0012]有益效果:本發(fā)明結合具體的核磁共振探水儀的硬件設備，在核磁共振探水儀中 嵌入一套微型的LCR測量儀，而無需再攜帶一臺商業(yè)化LCR測量儀，降低成本，并簡化測量過 程。由于嵌入式微型LCR測量儀與核磁共振探水儀共用一組蓄電池，因此在野外使用時，無 需配備專門的逆變器為LCR測量儀供電。由于整個配諧過程都是自動完成，無需人員參與， 該配諧裝置使用方便，且降低了核磁共振探水儀的使用難度，尤其是對于非專業(yè)人員，只需 掌握少許操作方法即可使用。
【附圖說明】
[0013] 圖1為核磁共振探水儀的自動配諧裝置的總體結構框圖
[0014] 圖2為附圖1中嵌入式微型LCR測量儀的結構框圖
[0015] 圖3為附圖1中繼電器及其驅動電路的結構圖
[0016] 圖4為附圖1中高壓繼電器及其驅動電路和配諧電容組連接圖
[0017] 1 12V/24V蓄電池，2嵌入式微型LCR測量儀，3繼電器及其驅動電路，4感性負載， 5PC，6MCU控制電路，7高壓繼電器及其驅動電路，8配諧電容組，9DC-AC逆變模塊，10PWM輸出 模塊，11MCU控制器，12ADC模塊，13電壓電流取樣模塊，14負載接口。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明：
[0019] 核磁共振探水儀的自動配諧裝置是由24V蓄電池1、嵌入式微型LCR測量儀2、繼電 器及其驅動電路3、感性負載4、PC 5、MCU控制電路6、高壓繼電器及其驅動電路7和配諧電容 組8連接構成。24V蓄電池1經嵌入式微型LCR測量儀2與繼電器及其驅動電路3和MCU控制電 路6連接，繼電器及其驅動電路3與感性負載4連接，PC 5經MCU控制電路6與高壓繼電器及其 驅動電路7連接，MCU控制電路6經高壓繼電器及其驅動電路7與配諧電容組8連接。
[0020] 嵌入式微型LCR測量儀2是由DC-AC逆變模塊9、P麗輸出模塊10、MCU控制器11、ADC 模塊12、電壓電流取樣模塊13和負載接口 14連接構成，其中，DC-AC逆變模塊9經ΠΜ輸出模 塊10與MCU控制器11連接，DC-AC逆變模塊9經負載接口 14與電壓電流取樣模塊13連接，Μ⑶ 控制器11經ADC模塊12與電壓電流取樣模塊13連接。
[0021] 嵌入式微型LCR測量儀2是嵌入在核磁共振探水儀里面的獨立的硬件系統(tǒng)，利用該 LCR測量儀可在野外直接對負載特性及大小進行測量，而無需專門攜帶一套商業(yè)化LCR測量 儀設備。由于與核磁共振探水儀共用一組蓄電池，也無需配備專門的逆變器為LCR測量儀供 電。
[0022] 繼電器及其驅動電路3是由兩個繼電器和兩個繼電器驅動電路構成，兩組繼電器 及其驅動電路互相獨立，分別受控于MCU控制電路6。
[0023] 高壓繼電器及其驅動電路7是由η個繼電器和η個繼電器驅動電路構成，任意兩組 繼電器及其驅動電路互相獨立，分別受控于MCU控制電路6。其中，η的具體數(shù)值根據實際需 要可靈活調整。
[0024]如圖1所示，MCU控制電路6受控于PC5，操作人員只需在PC5上輸入拉莫爾頻率，MCU 控制電路6接收到配諧指令后，控制嵌入式微型LCR測量儀2完成負載感抗的測量，并根據公 式
計算出配諧電容的大小。然后，MCU控制電路6控制Ρ1、Ρ2……Ρη共η個I/O輸 出口，通過相應的繼電器控制電容連接入電路中，使得連入電路的總電容大小等于計算出 的配諧電容值。
[0025] 實施例1
[0026] 核磁共振探水儀的自動配諧裝置，是由24V蓄電池1經嵌入式微型LCR測量儀2和繼 電器及其驅動電路3與感性負載4連接，嵌入式微型LCR測量儀2是由DC-AC逆變模塊9經P麗 輸出模塊1 〇、Μ⑶控制器11、ADC模塊12和電壓電流取樣模塊13與負載接口 14連接，DC-AC逆 變模塊9分別與負載接口 14和電壓電流取樣模塊13連接構成;PC 5經MCU控制電路6分別連 接嵌入式微型LCR測量儀2和繼電器及其驅動電路3，MCU控制電路6經高壓繼電器及其驅動 電路7與配諧電容組8連接構成。
[0027]在長春吉林大學朝陽校區(qū)磁屏蔽實驗室，以核磁共振地下探水的感性負載25m* 25m線圈為例，對核磁共振探水儀的自動配諧裝置的應用進行說明。其中，共使用16組高壓 繼電器及其驅動電路，即 n=16,配諧電容 Cl = 0.1uF、C2 = 0.1uF、C3 = 0.1uF、C4 = 0.1uF、C5 = 0.1uF、C6 = 0.5uF、C7 = luF、C8 = luF、C9=luF、C10 = 2uF、Cll = 5uF、C12 = 10uF、C13 = 10uF、C14 = 10uF、C15 = 10uF、C16 = 10uF。在PC上輸入拉莫爾頻率2329Hz，等待系統(tǒng)自動完 成配諧，最后的結果是繼電器1、2、3、7、8、9、12、13閉合，8卩(：1、02工3、07工8、09、(：12、(：13連 入電路中，與理論計算配諧電容值23.3uF相同，精確完成配諧。
[0028] 實施例2
[0029] 核磁共振探水儀的自動配諧裝置，是由24V蓄電池1經嵌入式微型LCR測量儀2和繼 電器及其驅動電路3與感性負載4連接，嵌入式微型LCR測量儀2是由DC-AC逆變模塊9經P麗 輸出模塊1 〇、Μ⑶控制器11、ADC模塊12和電壓電流取樣模塊13與負載接口 14連接，DC-AC逆 變模塊9分別與負載接口 14和電壓電流取樣模塊13連接構成;PC 5經MCU控制電路6分別連 接嵌入式微型LCR測量儀2和繼電器及其驅動電路3，MCU控制電路6經高壓繼電器及其驅動 電路7與配諧電容組8連接構成。
[0030]在長春燒鍋鎮(zhèn)，以核磁共振地下探水的感性負載100m*100m線圈為例，對核磁共振 探水儀的自動配諧裝置的應用進行說明。其中，共使用16組高壓繼電器及其驅動電路，即η =16，配諧電容(：1=0.1沾、〇2 = 0.1沾、〇3 = 0.1沾、〇4 = 0.1沾、〇5 = 0.1沾、〇6 = 0.5沾、〇7 = 1uF、C8=1uF、C9=1uF、C10 = 2uF、C11 = 5uF、C12=10uF、C13=10uF、C14 = 10uF、C15 = 10uF、C16 = 10uF。在PC上輸入拉莫爾頻率2329Hz，等待系統(tǒng)自動完成配諧，最后的結果是繼 電器1、2、3、6、11閉合，即C1、C2、C3、C6、C11連入電路中，與理論計算配諧電容值5.8uF相同， 精確完成配諧。
【主權項】
1. 一種核磁共振探水儀的自動配諧裝置，其特征在于，是由24V蓄電池（1)經嵌入式微 型LCR測量儀(2)和繼電器及其驅動電路(3)與感性負載(4)連接，PC (5)經MCU控制電路(6) 分別連接嵌入式微型LCR測量儀(2)和繼電器及其驅動電路(3)，MCU控制電路(6)經高壓繼 電器及其驅動電路(7)與配諧電容組(8)連接構成。2. 按照權利要求1所述的核磁共振探水儀的自動配諧裝置，其特征在于，嵌入式微型 LCR測量儀(2)是由DC-AC逆變模塊(9)經PWM輸出模塊（10)、MCU控制器（11)、ADC模塊（12)和 電壓電流取樣模塊（13)與負載接口（ 14)連接，DC-AC逆變模塊(9)分別與負載接口（ 14)和電 壓電流取樣模塊(13)連接構成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種核磁共振探水儀的自動配諧裝置，是由24V蓄電池1經嵌入式微型LCR測量儀和繼電器及其驅動電路與感性負載連接，PC經MCU控制電路分別連接嵌入式微型LCR測量儀和繼電器及其驅動電路，MCU控制電路經高壓繼電器及其驅動電路與配諧電容組連接構成。本發(fā)明在核磁共振探水儀中嵌入一套微型的LCR測量儀，而無需再攜帶商業(yè)化LCR測量儀，降低了成本，簡化測量過程。由于嵌入式微型LCR測量儀與核磁共振探水儀共用一組蓄電池，在野外使用時，無需配備專門的逆變器為LCR測量儀供電。整個配諧過程都是自動完成，無需人員參與，使用方便，降低了核磁共振探水儀的使用難度，尤其是對于非專業(yè)人員，只需掌握少許操作方法即可使用。
【IPC分類】G01V3/14
【公開號】CN105652328
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】林君, 張洋, 林婷婷, 趙靜, 萬玲, 杜宇
【申請人】吉林大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年3月9日