地面核磁共振信號源的製作方法

2023-05-28 22:35:06 1

專利名稱：地面核磁共振信號源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用地面核磁共振技術直接找水的信號發生裝置，具體 是涉及到模擬地面核磁共振信號的裝置。
背景技術：
目前，唯一能直接探測地下水的地球物理方法就是地面核磁共振法。它利用
了氫原子內的質子在一定條件下可以產生核磁共振信號的特徵，採集和分析麗R (Nuclear Magnetic Resonance)信號的變化規律以實現對地下水的直接探測。 地面核磁共振信號是一個振幅按指數規律衰減的正弦信號
￡(0 = ￡。. cos(2;r / J +必).exp[-f /《]
其中，^是初始信號振幅，7T是衰減時間常數，/是拉莫爾(Larmor)頻率， A是初始相位。這些參數直接與含水層的地質情況相對應初始振幅對應含水 量的大小，衰減時間常數對應有效孔隙度的大小，拉莫爾頻率對應當地地磁場的 大小，初始相位反應地下導電性情況。
CN01278229公布了一種核磁共振地下水層探測儀，包括信號檢測器，其特 徵在於，該信號檢測器的一輸入端連接一第一開關，該第一開關的號端串接一變 速電阻器，該變速電阻器的另端串接第二和第三兩開關，第二開關的另端串接一 限流電阻，並依序串接有整流器和發電機，該發電機的另端與信號檢測器的另一 端連接，其中該第二和第三兩開關之間接有一第一電容器，該第一電容器的另端 與信號檢測器的另一端連接，該第一開關與變速電阻器之間接有一線圈，該線圈 的另端與信號檢測器的另一端連接，該信號檢測器的兩端之間有一電容器。該發 明將核磁共振的方法應用與地下水層的探測中，設計了適用於找水的核磁共振探 測儀器。上述發明的核磁共振儀及其方法具有較高的測量精度，單點測量精確， 但都有一個共同的不足，那就是測量每一個點的時間較長，耗費較多，難以實現 線上測量或面上測量。
現有的地面核磁共振信號的初始振幅是納伏級，且持續時間極短，普通的信 號發生器是不能產生這種信號的。現有的任意波形發生器，像HP33120, AFG310 等，雖然能構建複雜的自定義波形。但是，這些儀器往往比較昂貴，也不能滿足 測試核磁共振找水儀的要求，既不能同步觸發，又持續時間較長，不能模擬野外 環境加入噪聲等。 發明內容
本實用新型的目的就在於針對現有技術的不足，提供一種既不能同步觸發， 又持續時間較長，還能模擬野外環境加入噪的地面核磁共振信號源。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的
上位機經串口轉換器2與單片機MCU5的串口中斷連接，按鍵3和光耦4與單片機MCU5的外部中斷連接，單片機MCU5的[P0] 口經模轉換器I 7與模轉換器II10連接，穩壓電源6與模轉換器I7連接，單片機MCU5的[P0]口還經可編程邏輯器件8、數據存儲器9與模轉換器ni0連接，單片機MCU5的[P2]口經可編程邏輯器件8、數據存儲器9與模轉換器ni0連接，單片機MCU5的[P1]口經可編程邏輯器件8、數據存儲器9、低通濾波器11與輸出12連接構成。
本實用新型的目的還可以通過以下技術方案實現
可編程邏輯器件8是由一個相位累計器13經反向三態門14、正向三態門I 15、正向三態門I116、正向三態門III17和與門18連接組成，單片機MCU5的[P13—P16]口經反向三態門14與數據存儲器地址線[A1—A16]連接，單片機MCU5的[P17] 口分別與反向三態門14和正向三態門I 15、正向三態門II16連接；單片機MCU5的[P2]口經正向三態門I 15與數據存儲器地址線[A9—A16]連接；單片機MCU5的[P0]口經正向三態門ni6與數據存儲器地址線[Al—A8]連接，單片機MCU5的[P0]口還經正向三態門III17與數據存儲器數據線線[A0—A7]連接；單片機MCU5的[ALE]和[P17]經與門18與三態門mi7連接構成。
有益效果該裝置能同步觸發產生標準的和帶噪聲的核磁共振信號，可調節輸出信號的初始振幅、衰減時間常數、頻率和初始相位，方便地測試和標定核磁共振找水儀，信號輸出穩定，重複性好。

圖l為地面核磁共振信號源結構框圖。圖2為可編程邏輯器件8結構框圖。
1上位機，2RS232串口轉換器，3按鍵，4光耦輸入，5單片機MCU， 6穩壓電源，7模轉換器I ， 8可編程邏輯器件，9數據存儲器，10模轉換器II，11低通濾波器，12.輸出信號，13相位累加器，14、反向三態門，15正向三態門I, 16正向三態門n， 17正向三態門III， 18與門。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。上位機經串口轉換器2與單片機MCU5的串口中斷連接，按鍵3和光耦4與單片機MCU5的外部中斷連接，單片機MCU5的[P0] 口經模轉換器I 7與模轉換器II10連接，穩壓電源6與模轉換器I7連接，單片機MCU5的[P0]口還經可編程邏輯器件8、數據存儲器9與模轉換器II10連接，單片機MCU5的[P2]口經可編程邏輯器件8、數據存儲器9與模轉換器II10連接，單片機MCU5的[P1]口經可編程邏輯器件8、數據存儲器9、低通濾波器11與輸出12連接構成。
可編程邏輯器件8是由一個相位累計器13經反向三態門14、正向三態門I 15、正向三態門I116、正向三態門III17和與門18連接組成，單片機MCU5的[P13—P16]口經反向三態門14與數據存儲器地址線[A1—A16]連接，單片機MCU5的[P17] 口分別與反向三態門14和正向三態門I 15、正向三態門II16連接；單片機MCU5的[P2]口經正向三態門I 15與數據存儲器地址線[A9—A16]連接；單片機MCU5的[P0]口經正向三態門II 16與數據存儲器地址線[A1—A8]連接，單片機MCU5的[P0] 口還經正向三態門III17與數據存儲器數據線線[A0—A7]連接；單片機MCU5的[ALE]和[P17]經與門18與三態門III17連接構成。
上位機1中產生標準的或帶噪聲的地面核磁共振信號數據，通過串口轉換器2、單片機MCU5和可編程邏輯器件8下載到數據存儲器9中，單片機MCU5的[P17]作為總線控制，總線控制信號為高時，反向三態門14處於高組態，而正向三態門I 15和正向三態門ni6處於導通狀態，單片機MCU5的[ALE]和[P17]經過與門18與正向三態門III17相連，實現分時導通，從而使單片機MCU5與數據存儲器9形成接口電路。數據存儲器9採用非易失性大容量高速存儲器，保存要產生的信號數據，優點在於掉電保存數據，不用重複下載。
要產生信號時，先將核磁共振信號的各項參數通過上位機1和串口轉換器2寫入到單片機MCU5中，其中幅度參數寫入到數模轉換器I 7中，穩壓電源6為數模轉換器I 7提供基準電源，數模轉換器I 7的輸出為數模轉換器II 10提供基準電源，使得數模轉換器II10輸出的最大值受到數模轉換器I7的控制，從而實現實時精細調整信號源的輸出幅度。頻率控制在輸入時鐘的控制下從單片機5的[P13]口串行寫入到相位累計器13中。當產生信號時，單片機MCU5的[P17]口總線切換信號為低，反向三態門14處於導通狀態，正向三態門I 15、正向三態門II16和正向三態門IIln處於高組態，單片機MCU5的[P14] 口發出開始累加信號，相位累加器13開始累加，並將結果輸出到數據存儲器9的地址線上，尋址後得到的幅度輸入到數模轉換器IUO中，數模轉換器IIIO的輸出結果再經過低通濾波器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。
觸發形式有三種，可通過上位機1和串口轉換器2控制觸發，實現單次觸發或連續觸發；或通過按鍵3控制觸發；還可以通過光耦4與其它儀器實現同步觸發。
權利要求1、一種地面核磁共振信號源，其特徵在於，上位機經串口轉換器(2)與單片機MCU(5)的串口中斷連接，按鍵(3)和光耦(4)與單片機MCU(5)的外部中斷連接，單片機MCU(5)的[P0]口經模轉換器I(7)與模轉換器II(10)連接，穩壓電源(6)與模轉換器I(7)連接，單片機MCU(5)的[P0]口還經可編程邏輯器件(8)、數據存儲器(9)與模轉換器II(10)連接，單片機MCU(5)的[P2]口經可編程邏輯器件(8)、數據存儲器(9)與模轉換器II(10)連接，單片機MCU(5)的[P1]口經可編程邏輯器件(8)、數據存儲器(9)、低通濾波器(11)與輸出(12)連接構成。
2、 按照權利要求l所述的地面核磁共振信號源，其特徵在於，可編程邏輯器 件(8)是由一個相位累計器(13)經反向三態門(14)、正向三態門I (15)、 正向三態門II (16)、正向三態門III (17)和與門(18)連接組成，單片機MCU(5)的[P13—P16]口經反向三態門(14)與數據存儲器地址線[A1—A16]連接， 單片機MCU (5)的[P17]口分別與反向三態門(14)和正向三態門I (15)、正向 三態門II (16)連接；單片機MCU (5)的[P2]口經正向三態門I (15)與數據存 儲器地址線[A9—A16]連接；單片機MCU (5)的[P0] 口經正向三態門II (16)與 數據存儲器地址線[A1—A8]連接，單片機MCU(5)的[P0]口還經正向三態門IIK17) 與數據存儲器數據線線[AO—A7]連接；單片機MCU(5)的[ALE]和[P17]經與門(18) 與三態門III (17)連接構成。
專利摘要本實用新型涉及一種利用地面核磁共振技術直接找水的信號發生裝置，具體是涉及到模擬地面核磁共振信號源。該裝置是由上位機經串口轉換器與單片機的串口中斷連接，按鍵和光耦與單片機的外部中斷連接，單片機經模轉換器I與模轉換器II連接，單片機經可編程邏輯器件、數據存儲器與模轉換器II連接，單片機經可編程邏輯器件、數據存儲器、低通濾波器與輸出連接構成。該裝置能同步觸發產生標準的和帶噪聲的核磁共振信號，可調節輸出信號的初始振幅、衰減時間常數、頻率和初始相位，方便地測試和標定核磁共振找水儀，信號輸出穩定，重複性好。
文檔編號G01V3/14GK201278026SQ20082007267
公開日2009年7月22日 申請日期2008年10月30日 優先權日2008年10月30日
發明者任勝男, 浩 盧, 君 林, 段清明, 蔣川東 申請人:吉林大學