多通道核磁共振地下水探測儀及其野外工作方法

2023-05-25 22:58:51 1

專利名稱：多通道核磁共振地下水探測儀及其野外工作方法
技術領域：
本發明涉及一種地球物理勘探設備及方法，尤其是通過帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀實現對地下水資源的二維探測，並通過一個或多個參考線圈實現參考消噪的地球物理勘探設備及方法。
背景技術：
核磁共振探測方法是目前唯一的直接地下水探測方法，其一維探測方法已經比較成熟，並得到了廣泛的應用，然而，在對如堤壩、滑坡等災害水源進行探測時，一維的核磁共振地下水探測儀器並不能準確的解釋地下水分布情況，尤其在噪聲比較大的地區，如村莊、城市附近，普通的一維核磁共振地下水探測儀器可能無法使用，不能對地下水資源分布情況進行準確成圖。CN102053280A公開的「帶有參考線圈的核磁共振地下水探測系統及探測方法」，用同一線圈分時作為發射線圈和接收線圈，多個參考線圈對測點附近的噪聲進行採集，最終通過自適應消噪算法，對信號進行消噪處理，這種方法提高了核磁共振儀器的抗幹擾能力，但是，一維的探測方式使得其在複雜地貌條件下不能很好的對地下水資源分布情況進行解釋。CN102096112公開的「基於陣列線圈的核磁共振地下水探測儀及野外探測方法」，用陣列線圈作為接收天線，並將各接收天線接收到的核磁共振信號傳輸給各接收機，通過這種方法，實現對地下水分布的二維或三維成圖，從而提高了核磁共振找水方法在水平面上探測的橫向解析度。US7466128B2公開的「一種多通道核磁共振採集器和處理方法」，採用一個線圈發射多個線圈接收的測量方式和自適應消噪方法，實現二維地下水密度的估計。以上兩種方法，雖然能夠實現二維或三維的核磁共振測量，但是，在噪聲較大的環境下，很難進行核磁共振測量，這就在一定程度上制約了核磁共振找水方法的應用。CN1936621公開的「核磁共振與瞬變電磁聯用儀及其方法」，通過一臺儀器實現核磁共振與瞬變電磁兩種探測方法。首先，對測區進行瞬變電磁探測，然後，對所圈定的低阻異常區進行核磁共振探測，最後，通過核磁共振與瞬變電磁聯合反演方法實現對地下水資源分布的解釋。這種方法，能夠有效的提高對水資源探測的準確性，但是，卻不能實現二維探測，也不能在噪聲較大地區使用。

發明內容
本發明的目的就是針對上述現有技術的不足，提供一種能夠通過多通道的測量方式實現對地下水資源進行二維成圖，並通過參考線圈接收的噪聲對信號進行參考消噪處理的儀器及探測方法，以實現在噪聲較大地區，可以進行二維的核磁共振找水測量。本發明的目的是通過以下方式實現的計算機I通過發射機通訊接口 27與發射機2連接,計算機I通過接收機輸入通訊接口 38與第I接收機3的接收機輸入通訊接口 38連接，第I接收機3通過接收機輸出通訊接口 37與第2接收機4的接收機輸入通訊接口 38連接，第2接收機4通過接收機輸出通訊接口 37與第3接收機5的接收機輸入通訊接口 38連接，第3接收機5通過接收機輸出通訊接口 37與第4接收機6的接收機輸入通訊接口 38連接，第4接收機6通過接收機輸出通訊接口 37與第5接收機7的接收機輸入通訊接口 38連接，第5接收機7通過接收機輸出通訊接口 37與第6接收機8的接收機輸入通訊接口 38連接，第6接收機8通過接收機輸出通訊接口 37與第7接收機9的接收機輸入通訊接口 38連接，第7接收機9通過接收機輸出通訊接口 37與第8接收機10的接收機輸入通訊接口 38連接，發射機2通過發射機信號同步採集接口 29與第I接收機3的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第I接收機3通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第2接收機4的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第2接收機4通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第3接收機5的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第3接收機5通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第4接收機6的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第4接收機6通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第5接收機7的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第5接收機7通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第6接收機8的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第6接收機8通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第I接收機9的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第7接收機9通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第8接收機10的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，發射機2通過核磁共振發射線圈接口 33與發射線圈44連接，第I接收線圈11通過核磁共振接收線圈接口 34與第I接收機3連接，第2接收線圈12通過核磁共振接收線圈接口 34與第2接收機4連接，第3接收線圈13通過核磁共振接收線圈接口 34與第3接收機5連接，第4接收線圈14通過核磁共振接收線圈接口 34與第4接收機6連接，第5接收線圈15通過核磁共振接收線圈接口 34與第5接收機7連接，第6接收線圈16通過核磁共振接收線圈接口 34與第6接收機8連接，第7接收線圈17通過核磁共振接收線圈接口 34與第7接收機9連接，第8接收線圈18通過核磁共振接收線圈接口 34與第8接收機10連接，第I參考線圈19通過參考線圈接口 41與第I接收機3連接，第2參考線圈20通過參考線圈接口 41與第2接收機4連接，第3參考線圈21通過參考線圈接口 41與第3接收機5連接，第4參考線圈22通過參考線圈接口 41與第4接收機6連接，第5參考線圈23通過參考線圈接口 41與第5接收機7連接，第6參考線圈24通過參考線圈接口 41與第6接收機8連接，第7參考線圈25通過參考線圈接口41與第7接收機9連接，第8參考線圈26通過參考線圈接口 41與第8接收機10連接。發射機通訊接口 27與核磁共振時序控制28連接，核磁共振時序控制28與發射機信號同步採集接口 29連接，發射機通訊接口 27與大功率電源30連接，大功率電源30與核磁共振發射橋路31連接，核磁共振發射橋路31與配諧電容32連接，配諧電容32與核磁共振發射線圈接口 33連接。核磁共振接收線圈接口 34與雙向二極體35連接，雙向二極體35與核磁共振放大器36連接，核磁共振放大器36與採集電路39連接，接收機信號同步採集輸入接口 40與採集電路39連接，接收機輸入通訊接口 38與核磁共振放大器36連接，接收機輸入通訊接口38與採集電路39連接，接收機輸入通訊接口 38與接收機輸出通訊接口 37連接，參考線圈接口 41與噪聲放大器42連接，噪聲放大器42與接收機輸入通訊接口 38連接，噪聲放大器42與採集電路39連接，採集電路39與接收機信號同步採集輸出接口 43連接。
---核磁共振測量模式只採集核磁共振信號。—帶參考核磁共振測量模式採集核磁共振信號的同時，也採集噪聲信號。帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀探測方法a、在測區內選定測點，以測點為中心鋪設發射線圈44，在發射線圈44的中心線上橫向等距地布置第I接收線圈11，第2接收線圈12，……乃至第8接收線圈18 ；b、在測區內鋪設第I參考線圈19，第2參考線圈20，……乃至第8參考線圈26，使用的參考線圈個數依據測區內環境噪聲水平而定，至少使用一個參考線圈，至多使用八個參考線圈；參考線圈的編號依據鋪設是否方便而選擇，在鋪設參考線圈時，要儘量使其靠近噪聲源，與發射線圈2的距離至少應為發射線圈2的邊長，以確保參考線圈接收的是噪聲而不是核磁共振信號；C、對發射機2和第I接收機3，第2接收機4......乃至第8接收機10的工作參數
進行配置，對各接收機的工作模式在核磁共振測量模式和帶參考核磁共振測量模式之間進行選擇；d、對測區進行一次帶有參考線圈的多通道核磁共振測量，對回傳的核磁共振信號數據和噪聲信號數據進行處理，計算核磁共振信號數據和噪聲信號數據間的最大相關性，如果最大相關性小於0. 7，說明應當使用更多的參考線圈或者重新考慮已用參考線圈的擺放位置，則重複步驟b和步驟c ;如果最大相關行大於0. 7，說明參考線圈的個數或位置已經滿足參考消噪的要求，則繼續進行步驟e ;e、對所取得的核磁共振信號數據和噪聲信號數據進行自適應消噪處理，並最終通過核磁共振反演解釋，繪製出地下水體的二維分布圖。有益效果帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀，通過多通道的測量方式，實現測點內多通道核磁共振信號的採集和測點附近多通道噪聲信號的採集，應用自適應消噪算法對採集的核磁共振信號進行消噪處理，提高了儀器的抗幹擾能力，使核磁共振測量方法在城市和村莊附近等噪聲較大地區的應用成為可能，並且，多通道的測量方式，可以對地下水資源分布情況實現二維成圖，有效提高對地下水體分布測量的橫向解析度和準確性，減少打幹井的風險。


圖1是帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀總體框2是帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀發射機框3是帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀接收機框圖1計算機，2發射機，3第I接收機，4第2接收機，5第3接收機，6第4接收機，7第5接收機，8第6接收機，9第7接收機，10第5接收機，11第I接收線圈，12第2接收線圈，13第3接收線圈，14第4接收線圈，15第5接收線圈，16第6接收線圈，17第7接收線圈，18第8接收線圈，19第I參考線圈，20第2參考線圈，21第3參考線圈，22第4參考線圈，23第5參考線圈，24第6參考線圈，25第7參考線圈，26第8參考線圈，27發射機通訊接口，28核磁共振時序控制，29發射機信號同步採集接口，30大功率電源，31核磁共振發射橋路，32配諧電容，33核磁共振發射線圈接口，34核磁共振接收線圈接口，35雙向二極體，36核磁共振放大器，37接收機輸出通訊接口，38接收機輸入通訊接口，39採集電路，40發射機信號同步採集輸入接口，41參考線圈接口，42噪聲放大器，43發射機信號同步採集輸入接口，44發射線圈
具體實施例方式下面結合附圖1-3和各實施例作進一步詳細說明計算機I通過發射機通訊接口 27與發射機2連接,計算機I通過接收機輸入通訊接口 38與第I接收機3的接收機輸入通訊接口 38連接，第I接收機3通過接收機輸出通訊接口 37與第2接收機4的接收機輸入通訊接口 38連接，第2接收機4通過接收機輸出通訊接口 37與第3接收機5的接收機輸入通訊接口 38連接，第3接收機5通過接收機輸出通訊接口 37與第4接收機6的接收機輸入通訊接口 38連接，第4接收機6通過接收機輸出通訊接口 37與第5接收機7的接收機輸入通訊接口 38連接，第5接收機7通過接收機輸出通訊接口 37與第6接收機8的接收機輸入通訊接口 38連接，第6接收機8通過接收機輸出通訊接口 37與第7接收機9的接收機輸入通訊接口 38連接，第7接收機9通過接收機輸出通訊接口 37與第8接收機10的接收機輸入通訊接口 38連接，發射機2通過發射機信號同步採集接口 29與第I接收機3的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第I接收機3通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第2接收機4的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第2接收機4通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第3接收機5的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第3接收機5通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第4接收機6的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第4接收機6通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第5接收機7的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第5接收機7通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第6接收機8的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第6接收機8通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第I接收機9的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第7接收機9通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第8接收機10的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，發射機2通過核磁共振發射線圈接口 33與發射線圈44連接，第I接收線圈11通過核磁共振接收線圈接口 34與第I接收機3連接，第2接收線圈12通過核磁共振接收線圈接口 34與第2接收機4連接，第3接收線圈13通過核磁共振接收線圈接口 34與第3接收機5連接，第4接收線圈14通過核磁共振接收線圈接口 34與第4接收機6連接，第5接收線圈15通過核磁共振接收線圈接口 34與第5接收機7連接，第6接收線圈16通過核磁共振接收線圈接口 34與第6接收機8連接，第7接收線圈17通過核磁共振接收線圈接口 34與第7接收機9連接，第8接收線圈18通過核磁共振接收線圈接口 34與第8接收機10連接，第I參考線圈19通過參考線圈接口 41與第I接收機3連接，第2參考線圈20通過參考線圈接口 41與第2接收機4連接，第3參考線圈21通過參考線圈接口 41與第3接收機5連接，第4參考線圈22通過參考線圈接口 41與第4接收機6連接，第5參考線圈23通過參考線圈接口 41與第5接收機7連接，第6參考線圈24通過參考線圈接口 41與第6接收機8連接，第7參考線圈25通過參考線圈接口41與第7接收機9連接，第8參考線圈26通過參考線圈接口 41與第8接收機10連接。帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀，按以下方法步驟工作計算機I通過發射機通訊接口 27與發射機2連接，通過發送控制命令，控制發射機的工作狀態以及測量模式；計算機I通過接收機輸入通訊接口 38與第I接收機3的接收機輸入通訊接口 38連接，第I接收機3通過接收機輸出通訊接口 37與第2接收機4的接收機輸入通訊接口 38連接，第2接收機4通過接收機輸出通訊接口 37與第3接收機5的接收機輸入通訊接口 38連接，第3接收機5通過接收機輸出通訊接口 37與第4接收機6的接收機輸入通訊接口 38連接，第4接收機6通過接收機輸出通訊接口 37與第5接收機7的接收機輸入通訊接口 38連接，第5接收機7通過接收機輸出通訊接口 37與第6接收機8的接收機輸入通訊接口 38連接，第6接收機8通過接收機輸出通訊接口 37與第7接收機9的接收機輸入通訊接口 38連接，第7接收機9通過接收機輸出通訊接口 37與第8接收機10的接收機輸入通訊接口 38連接，通過這種連接方式，配置各接收機的工作參數，選擇各接收機測量模式，傳輸各接收機採集到的數據；發射機2通過發射機信號同步採集接口 29與第I接收機3的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第I接收機3通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第2接收機4的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第2接收機4通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第3接收機5的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第3接收機5通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第4接收機6的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第4接收機6通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第5接收機7的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第5接收機7通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第6接收機8的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第6接收機8通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第7接收機9的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第7接收機9通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第8接收機10的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，通過這種連接方式，將由發射機2產生的同步採集控制信號輸出給各接收機，使各接收機按照發射機2輸出的同步採集控制信號進行數據採集；發射機2通過核磁共振發射線圈接口 33與發射線圈44連接，對發射線圈44通以頻率為測試地點拉莫爾頻率的電流，繼而在空間中產生核磁共振測量所需的激發場；第I接收線圈11通過核磁共振接收線圈接口 34與第I接收機3連接，第2接收線圈12通過核磁共振接收線圈接口 34與第2接收機4連接，第3接收線圈13通過核磁共振接收線圈接口 34與第3接收機5連接，第4接收線圈14通過核磁共振接收線圈接口 34與第4接收機6連接，第5接收線圈15通過核磁共振接收線圈接口 34與第5接收機7連接，第6接收線圈16通過核磁共振接收線圈接口 34與第6接收機8連接，第7接收線圈17通過核磁共振接收線圈接口 34與第7接收機9連接，第8接收線圈18通過核磁共振接收線圈接口 34與第8接收機10連接，通過這種連接方式，使各接收線圈均接收核磁共振信號，並將接收到的核磁共振信號傳輸給各接收機；第I參考線圈19通過參考線圈接口 41與第I接收機3連接，第2參考線圈20通過參考線圈接口 41與第2接收機4連接，第3參考線圈21通過參考線圈接口 41與第3接收機5連接，第4參考線圈22通過參考線圈接口 41與第4接收機6連接，第5參考線圈23通過參考線圈接口 41與第5接收機7連接，第6參考線圈24通過參考線圈接口 41與第6接收機8連接，第7參考線圈25通過參考線圈接口 41與第7接收機9連接，第8參考線圈26通過參考線圈接口 41與第8接收機10連接，通過這種連接方式，使各參考線圈均接收噪聲信號，並將接收到的噪聲信號傳送給各接收機；發射機通訊接口 27與核磁共振時序控制28連接，傳輸計算機I對核磁共振時序控制28的控制命令，控制核磁共振時序控制28輸出相應的控制時序；核磁共振時序控制28與發射機信號同步採集接口 29連接，輸出由核磁共振時序控制28產生的同步採集控制信號；發射機通訊接口 27與大功率電源30連接，傳輸由計算機I發送的電壓值控制命令，控制大功率電源30輸出相應的電壓值；大功率電源30與核磁共振發射橋路31連接，將設定的電壓輸出給核磁共振發射橋路31 ;核磁共振發射橋路31與配諧電容32連接，配諧電容32與核磁共振發射線圈接口 33連接，通過諧振的方式，使得在發射線圈44中的電流為正弦波電流；核磁共振接收線圈接口 34與雙向二極體35連接，通過雙向二極體35，使輸入到核磁共振放大器36的信號電壓值不超過0. 7V,以防燒壞核磁共振放大器36 ;雙向二極體35與核磁共振放大器36連接,使由雙向二極體35調理後的信號輸入到核磁共振放大器36 ；核磁共振放大器36與採集電路39連接，將由核磁共振放大器36輸出的放大後的核磁共振信號輸入給採集電路39進行數據採集；接收機信號同步採集輸入接口 40與採集電路39連接，輸入同步採集控制信號，使各接收機的採集電路，按照由發射機2產生的同步採集控制時序對信號進行採集；接收機輸入通訊接口 38與核磁共振放大器36連接，傳輸由計算機I發送的核磁共振放大器36參數設置指令，設置各核磁共振放大器36的工作參數；接收機輸入通訊接口 38與採集電路39連接，傳輸由計算機I發送的採集電路39參數設置指令，設置各採集電路39的工作參數；接收機輸入通訊接口 38與接收機輸出通訊接口 37連接，將輸入的通訊信息進行輸出；參考線圈接口 41與噪聲放大器42連接，將由參考線圈接收到的噪聲信號送入噪聲放大器42進行放大；噪聲放大器42與接收機輸入通訊接口 38連接，傳輸由計算機I發送的噪聲放大器參數設置指令，設置各噪聲放大器的工作參數；噪聲放大器42與採集電路39連接，將由噪聲放大器42輸出的放大後的噪聲信號輸入給採集電路39進行數據採集；採集電路39與接收機信號同步採集輸出接口 43連接，將輸入的同步採集控制信號進行輸出。

帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀探測方法a、在測區內選定測點，以測點為中心鋪設發射線圈44，在發射線圈44的中心線上橫向等距的布置第I接收線圈11，第2接收線圈12，……乃至第8接收線圈18 ；b、在測區內鋪設第I參考線圈19，第2參考線圈20，……乃至第8參考線圈26，使用的參考線圈個數可依據測區內環境噪聲水平而定，至少使用一個參考線圈，至多使用八個參考線圈，參考線圈的編號可依據鋪設是否方便而選擇，在鋪設參考線圈時，要儘量使其靠近噪聲源，與發射線圈2的距離至少應為發射線圈2的邊長，以確保參考線圈接收的是噪聲而不是核磁共振信號。C、對發射機2和第I接收機3，第2接收機4......乃至第8接收機10的工作參數
進行配置，對各接收機的工作模式在核磁共振測量模式和帶參考核磁共振測量模式之間進行選擇。d、運行儀器系統，對測區進行一次帶有參考線圈的多通道核磁共振測量，對回傳的核磁共振信號數據和噪聲信號數據進行處理，計算核磁共振信號數據和噪聲信號數據間的最大相關性，如果最大相關性小於0. 7，說明應當使用更多的參考線圈或者重新考慮已用參考線圈的擺放位置，則重複b、c ;如果最大相關行大於0.7，說明參考線圈的個數或位置已經滿足參考消噪的要求，則繼續進行步驟e。e、對所取得的核磁共振信號數據和噪聲信號數據進行自適應消噪處理，並最終通過核磁共振反演解釋，繪製出地下水體的二維分布圖。
實施例1計算機I通過發射機通訊接口 27與發射機2連接,計算機I通過接收機輸入通訊接口 38與第I接收機3的接收機輸入通訊接口 38連接，第I接收機3通過接收機輸出通訊接口 37與第2接收機4的接收機輸入通訊接口 38連接，第2接收機4通過接收機輸出通訊接口 37與第3接收機5的接收機輸入通訊接口 38連接，第3接收機5通過接收機輸出通訊接口 37與第4接收機6的接收機輸入通訊接口 38連接，第4接收機6通過接收機輸出通訊接口 37與第5接收機7的接收機輸入通訊接口 38連接，第5接收機7通過接收機輸出通訊接口 37與第6接收機8的接收機輸入通訊接口 38連接，第6接收機8通過接收機輸出通訊接口 37與第7接收機9的接收機輸入通訊接口 38連接，第7接收機9通過接收機輸出通訊接口 37與第8接收機10的接收機輸入通訊接口 38連接，發射機2通過發射機信號同步採集接口 29與第I接收機3的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第I接收機3通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第2接收機4的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第2接收機4通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第3接收機5的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第3接收機5通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第4接收機6的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第4接收機6通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第5接收機7的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第5接收機7通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第6接收機8的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第6接收機8通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第I接收機9的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第7接收機9通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第8接收機10的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，發射機2通過核磁共振發射線圈接口 33與發射線圈44連接，第I接收線圈11通過核磁共振接收線圈接口 34與第I接收機3連接，第2接收線圈12通過核磁共振接收線圈接口 34與第2接收機4連接，第3接收線圈13通過核磁共振接收線圈接口 34與第3接收機5連接，第4接收線圈14通過核磁共振接收線圈接口 34與第4接收機6連接，第5接收線圈15通過核磁共振接收線圈接口 34與第5接收機7連接，第6接收線圈1 6通過核磁共振接收線圈接口 34與第6接收機8連接，第7接收線圈17通過核磁共振接收線圈接口 34與第7接收機9連接，第8接收線圈18通過核磁共振接收線圈接口 34與第8接收機10連接，第I參考線圈19通過參考線圈接口 41與第I接收機3連接，第2參考線圈20通過參考線圈接口 41與第2接收機4連接，第3參考線圈21通過參考線圈接口 41與第3接收機5連接，第4參考線圈22通過參考線圈接口 41與第4接收機6連接，第5參考線圈23通過參考線圈接口 41與第5接收機7連接，第6參考線圈24通過參考線圈接口 41與第6接收機8連接，第7參考線圈25通過參考線圈接口41與第7接收機9連接，第8參考線圈26通過參考線圈接口 41與第8接收機10連接。帶有一個參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀探測方法a、在測區內選定測點，以測點為中心鋪設發射線圈44，在發射線圈44的中心線上橫向等距的布置第I接收線圈11，第2接收線圈12，……乃至第8接收線圈18 ；b、在測區內鋪設第I參考線圈19，第2參考線圈20，……乃至第8參考線圈26，使用一個參考線圈對噪聲進行採集，參考線圈編號為第I參考線圈19，將其鋪設在靠近噪聲源，並與發射線圈2的距離至少應為發射線圈2的邊長的地方，以確保參考線圈接收的是噪聲而不是核磁共振信號；
C、對發射機2和第I接收機3，第2接收機4......乃至第8接收機10的工作參數
進行配置，選擇第I接收機3工作在帶參考核磁共振測量模式，選擇第2接收機4，第3接收機5，……乃至第8接收機10工作在核磁共振測量模式；d、運行儀器系統，對測區進行一次帶有一個參考線圈的多通道核磁共振測量，對回傳的核磁共振信號數據和噪聲信號數據進行處理，計算核磁共振信號數據和噪聲信號數據間的最大相關性，如果最大相關性小於0.7，說明應當使用更多的參考線圈或者重新考慮已用參考線圈的擺放位置，則重複b、c ;如果最大相關行大於0.7，說明參考線圈的個數或位置已經滿足參考消噪的要求，則繼續進行步驟e ;e、對所取得的滿足要求的核磁共振信號數據和噪聲信號數據進行數據處理，通過反演解釋，繪製出地下水體的二維分布圖。實施例2計算機I通過發射機通訊接口 27與發射機2連接,計算機I通過接收機輸入通訊接口 38與第I接收機3的接收機輸入通訊接口 38連接，第I接收機3通過接收機輸出通訊接口 37與第2接收機4的接收機輸入通訊接口 38連接，第2接收機4通過接收機輸出通訊接口 37與第3接收機5的接收機輸入通訊接口 38連接，第3接收機5通過接收機輸出通訊接口 37與第4接收機6的接收機輸入通訊接口 38連接，第4接收機6通過接收機輸出通訊接口 37與第5接收機7的接收 機輸入通訊接口 38連接，第5接收機7通過接收機輸出通訊接口 37與第6接收機8的接收機輸入通訊接口 38連接，第6接收機8通過接收機輸出通訊接口 37與第7接收機9的接收機輸入通訊接口 38連接，第7接收機9通過接收機輸出通訊接口 37與第8接收機10的接收機輸入通訊接口 38連接，發射機2通過發射機信號同步採集接口 29與第I接收機3的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第I接收機3通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第2接收機4的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第2接收機4通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第3接收機5的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第3接收機5通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第4接收機6的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第4接收機6通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第5接收機7的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第5接收機7通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第6接收機8的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第6接收機8通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第I接收機9的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第7接收機9通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第8接收機10的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，發射機2通過核磁共振發射線圈接口 33與發射線圈44連接，第I接收線圈11通過核磁共振接收線圈接口 34與第I接收機3連接，第2接收線圈12通過核磁共振接收線圈接口 34與第2接收機4連接，第3接收線圈13通過核磁共振接收線圈接口 34與第3接收機5連接，第4接收線圈14通過核磁共振接收線圈接口 34與第4接收機6連接，第5接收線圈15通過核磁共振接收線圈接口 34與第5接收機7連接，第6接收線圈16通過核磁共振接收線圈接口 34與第6接收機8連接，第7接收線圈17通過核磁共振接收線圈接口 34與第7接收機9連接，第8接收線圈18通過核磁共振接收線圈接口 34與第8接收機10連接，第I參考線圈19通過參考線圈接口 41與第I接收機3連接，第2參考線圈20通過參考線圈接口 41與第2接收機4連接，第3參考線圈21通過參考線圈接口 41與第3接收機5連接，第4參考線圈22通過參考線圈接口 41與第4接收機6連接，第5參考線圈23通過參考線圈接口 41與第5接收機7連接，第6參考線圈24通過參考線圈接口 41與第6接收機8連接，第7參考線圈25通過參考線圈接口41與第7接收機9連接，第8參考線圈26通過參考線圈接口 41與第8接收機10連接。帶有四個參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀探測方法a、在測區內選定測點，以測點為中心鋪設發射線圈44，在發射線圈44的中心線上橫向等距的布置第I接收線圈11，第2接收線圈12，……乃至第8接收線圈18 ；b、在測區內鋪設第I參考線圈19，第2參考線圈20，……乃至第8參考線圈26，使用四個參考線圈對噪聲進行採集，參考線圈編號為第I參考線圈19，第3參考線圈21，第5參考線圈23，第7參考線圈25，將其鋪設在靠近噪聲源，並與發射線圈2的距離至少應為發射線圈2的邊長的地方，以確保參考線圈接收的是噪聲而不是核磁共振信號；C、對發射機2和第I接收機3，第2接收機4......乃至第8接收機10的工作參數
進行配置，選擇第I接收機3，第3接收機5，第5接收機7，第7接收機9工作在帶參考核磁共振測量模式，選擇第2接收機4，第4接收機6，第6接收機8，第8接收機10工作在核磁共振測量模式； d、運行儀器系統，對測區進行一次帶有四個參考線圈的多通道核磁共振測量，對回傳的核磁共振信號數據和噪聲信號數據進行處理，計算核磁共振信號數據和噪聲信號數據間的最大相關性，如果最大相關性小於0.7，說明應當使用更多的參考線圈或者重新考慮已用參考線圈的擺放位置，則重複b、c ;如果最大相關行大於0.7，說明參考線圈的個數或位置已經滿足參考消噪的要求，則繼續進行步驟e ;e、對所取得的滿足要求的核磁共振信號數據和噪聲信號數據進行數據處理，通過反演解釋，繪製出地下水體的二維分布圖。實施例3計算機I通過發射機通訊接口 27與發射機2連接,計算機I通過接收機輸入通訊接口 38與第I接收機3的接收機輸入通訊接口 38連接，第I接收機3通過接收機輸出通訊接口 37與第2接收機4的接收機輸入通訊接口 38連接，第2接收機4通過接收機輸出通訊接口 37與第3接收機5的接收機輸入通訊接口 38連接，第3接收機5通過接收機輸出通訊接口 37與第4接收機6的接收機輸入通訊接口 38連接，第4接收機6通過接收機輸出通訊接口 37與第5接收機7的接收機輸入通訊接口 38連接，第5接收機7通過接收機輸出通訊接口 37與第6接收機8的接收機輸入通訊接口 38連接，第6接收機8通過接收機輸出通訊接口 37與第7接收機9的接收機輸入通訊接口 38連接，第7接收機9通過接收機輸出通訊接口 37與第8接收機10的接收機輸入通訊接口 38連接，發射機2通過發射機信號同步採集接口 29與第I接收機3的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第I接收機3通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第2接收機4的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第2接收機4通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第3接收機5的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第3接收機5通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第4接收機6的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第4接收機6通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第5接收機7的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第5接收機7通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第6接收機8的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第6接收機8通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第7接收機9的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，第7接收機9通過接收機信號同步採集輸出接口 43與第8接收機10的接收機信號同步採集輸入接口 40連接，發射機2通過核磁共振發射線圈接口 33與發射線圈44連接，第I接收線圈11通過核磁共振接收線圈接口 34與第I接收機3連接，第2接收線圈12通過核磁共振接收線圈接口 34與第2接收機4連接，第3接收線圈13通過核磁共振接收線圈接口 34與第3接收機5連接，第4接收線圈14通過核磁共振接收線圈接口 34與第4接收機6連接，第5接收線圈15通過核磁共振接收線圈接口 34與第5接收機7連接，第6接收線圈16通過核磁共振接收線圈接口 34與第6接收機8連接，第7接收線圈17通過核磁共振接收線圈接口 34與第7接收機9連接，第8接收線圈18通過核磁共振接收線圈接口 34與第8接收機10連接，第I參考線圈19通過參考線圈接口 41與第I接收機3連接，第2參考線圈20通過參考線圈接口 41與第2接收機4連接，第3參考線圈21通過參考線圈接口 41與第3接收機5連接，第4參考線圈22通過參考線圈接口 41與第4接收機6連接，第5參考線圈23通過參考線圈接口 41與第5接收機7連接，第6參考線圈24通過參考線圈接口 41與第6接收機8連接，第7參考線圈25通過參考線圈接口
41與第7接收機9連接，第8參考線圈26通過參考線圈接口 41與第8接收機10連接。帶有八個參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀探測方法a、在測區內選定測點，以測點為中心鋪設發射線圈44，在發射線圈44的中心線上橫向等距的布置第I接收線圈11，第2接收線圈12，……乃至第8接收線圈18 ；b、在測區內鋪設第I參考線圈19，第2參考線圈20，……乃至第8參考線圈26，使用八個參考線圈對噪聲進行採集，參考線圈編號為第I參考線圈19，第2參考線圈20，……乃至第8參考線圈26，將其鋪設在靠近噪聲源，並與發射線圈2的距離至少應為發射線圈2的邊長的地方，以確保參考線圈接收的是噪聲而不是核磁共振信號；

C、對發射機2和第I接收機3，第2接收機4......乃至第8接收機10的工作參數
進行配置，選擇第I接收機3，第2接收機4，……乃至第8接收機10工作在帶參考核磁共振測量模式；d、運行儀器系統，對測區進行一次帶有八個參考線圈的多通道核磁共振測量，對回傳的核磁共振信號數據和噪聲信號數據進行處理，計算核磁共振信號數據和噪聲信號數據間的最大相關性，如果最大相關性小於0.7，說明應當使用更多的參考線圈或者重新考慮已用參考線圈的擺放位置，則重複b、c ;如果最大相關行大於0.7，說明參考線圈的個數或位置已經滿足參考消噪的要求，則繼續進行步驟e ;e、對所取得的滿足要求的核磁共振信號數據和噪聲信號數據進行數據處理，通過反演解釋，繪製出地下水體的二維分布圖。
權利要求
1.一種帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀，其特徵在於，包括計算機(I)、發射機(2)、發射線圈(44)、第I接收線圈(11)、第2接收線圈(12)、第3接收線圈(13)、第4接收線圈(14)、第5接收線圈(15)、第6接收線圈(16)、第7接收線圈(17)、第8接收線圈(18)、第I接收機(3)、第2接收機(4)、第3接收機(5)、第4接收機(6)、第5接收機(7)、第6接收機(8)、第I接收機(9)、第8接收機(10)、第I參考線圈(19)、第2參考線圈(20)、第3參考線圈(21)、第4參考線圈(22)、第5參考線圈(23)、第6參考線圈(24)、第7參考線圈(25)和第8參考線圈(26)，其中， 計算機(I)通過發射機通訊接口( 27 )與發射機(2 )連接，計算機(I)通過接收機輸入通訊接口(38)與第I接收機(3)的接收機輸入通訊接口(38)連接，第I接收機(3)通過接收機輸出通訊接口(37)與第2接收機(4)的接收機輸入通訊接口(38)連接，第2接收機(4 )通過接收機輸出通訊接口( 37 )與第3接收機(5 )的接收機輸入通訊接口( 38 )連接，第3接收機(5)通過接收機輸出通訊接口(37)與第4接收機(6)的接收機輸入通訊接口(38)連接，第4接收機(6)通過接收機輸出通訊接口(37)與第5接收機(7)的接收機輸入通訊接口(38)連接，第5接收機(7)通過接收機輸出通訊接口(37)與第6接收機(8)的接收機輸入通訊接口(38)連接，第6接收機(8)通過接收機輸出通訊接口(37)與第7接收機(9)的接收機輸入通訊接口( 38)連接，第7接收機(9)通過接收機輸出通訊接口( 37)與第8接收機(10 )的接收機輸入通訊接口( 38 )連接，發射機(2 )通過發射機信號同步採集接口( 29 )與第I接收機(3)的接收機信號同步採集輸入接口(40)連接，第I接收機(3)通過接收機信號同步採集輸出接口( 43 )與第2接收機(4 )的接收機信號同步採集輸入接口( 40 )連接，第2接收機(4)通過接收機信號同步採集輸出接口(43)與第3接收機(5)的接收機信號同步採集輸入接口(40)連接，第3接收機(5)通過接收機信號同步採集輸出接口(43)與第4接收機(6)的接收機信號同步採集輸入接口(40)連接，第4接收機(6)通過接收機信號同步採集輸出接口(43)與第5接收機(7)的接收機信號同步採集輸入接口(40)連接，第5接收機(7 )通過接收機信號同步採集輸出接口( 43 )與第6接收機(8 )的接收機信號同步採集輸入接口(40)連接，第6接收機(8)通過接收機信號同步採集輸出接口(43)與第7接收機(9)的接收機信號同步採集輸入接口(40)連接，第7接收機(9)通過接收機信號同步採集輸出接口(43)與第8接收機(10)的接收機信號同步採集輸入接口(40)連接，發射機(2)通過核磁共振發射線圈接口( 33 )與發射線圈(44 )連接，第I接收線圈(11)通過核磁共振接收線圈接口(34)與第I接收機(3)連接，第2接收線圈(12)通過核磁共振接收線圈接口(34)與第2接收機(4)連接，第3接收線圈(13)通過核磁共振接收線圈接口(34)與第3接收機(5)連接，第4接收線圈(14)通過核磁共振接收線圈接口(34)與第4接收機(6)連接，第5接收線圈(15)通過核磁共振接收線圈接口(34)與第5接收機(7)連接，第6接收線圈(16)通過核磁共振接收線圈接口(34)與第6接收機(8)連接，第7接收線圈(17)通過核磁共振接收線圈接口(34)與第7接收機(9)連接，第8接收線圈(18)通過核磁共振接收線圈接口(34)與第8接收機(10)連接，第I參考線圈(19)通過參考線圈接口(41)與第I接收機(3)連接，第2參考線圈(20)通過參考線圈接口(41)與第2接收機(4)連接，第3參考線圈(21)通過參考線圈接口(41)與第3接收機(5)連接，第4參考線圈(22)通過參考線圈接口(41)與第4接收機(6)連接，第5參考線圈(23)通過參考線圈接口(41)與第5接收機(7)連接，第6參考線圈(24)通過參考線圈接口(41)與第6接收機(8)連接，第7參考線圈(25)通過參考線圈接口(41)與第7接收機(9)連接，第8參考線圈(26)通過參考線圈接口(41)與第8接收機(10)連接。
2.一種根據權利要求1所述的帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀，其特徵在於，所述發射機(2)包括發射機通訊接口(27)、核磁共振時序控制(28)、發射機信號同步採集接口( 29 )、大功率電源(30 )、核磁共振發射橋路(31)、配諧電容(32 )和核磁共振發射線圈接口(33)，其中， 發射機通訊接口(27)與核磁共振時序控制(28)連接，核磁共振時序控制(28)與發射機信號同步採集接口( 29 )連接，發射機通訊接口( 27 )與大功率電源(30 )連接，大功率電源(30)與核磁共振發射橋路(31)連接，核磁共振發射橋路(31)與配諧電容(32)連接，配諧電容(32)與核磁共振發射線圈接口(33)連接。
3.一種根據權利要求1所述的帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀，其特徵在於，所述各個接收機的結構相同且具體如下各個接收機均包括核磁共振接收線圈接口(34)、雙向二極體(35)、核磁共振放大器(36)、接收機輸出通訊接口(37)、接收機輸入通訊接口(38)、採集電路(39)、接收機信號同步採集輸入接口(40)、參考線圈接口(41)、噪聲放大器(42 )和接收機信號同步採集輸出接口( 43 )，其中 核磁共振接收線圈接口(34)與雙向二極體(35)連接，雙向二極體(35)與核磁共振放大器(36 )連接，核磁共振放大器(36 )與採集電路(39 )連接，接收機信號同步採集輸入接口(40)與採集電路(39)連接，接收機輸入通訊接口(38)與核磁共振放大器(36)連接，接收機輸入通訊接口(38)與採集電路(39)連接，接收機輸入通訊接口(38)與接收機輸出通訊接口(37)連接，參考線圈接口(41)與噪聲放大器(42)連接，噪聲放大器(42)與接收機輸入通訊接口(38)連接，噪聲放大器(42)與採集電路(39)連接，採集電路(39)與接收機信號同步採集輸出接口(43)連接。
4.一種根據權利要求1所述的帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀的野外工作方法，其特徵在於，包括以下步驟 a、在測區內選定測點，以測點為中心鋪設發射線圈(44)，在發射線圈(44)的中心線上橫向等距地布置第I接收線圈(11)，第2接收線圈(12)，……乃至第8接收線圈18 ； b、在測區內鋪設第I參考線圈(19)，第2參考線圈(20)，……乃至第8參考線圈(26)，使用的參考線圈個數依據測區內環境噪聲水平而定，至少使用一個參考線圈，至多使用八個參考線圈；參考線圈的編號依據鋪設是否方便而選擇，在鋪設參考線圈時，要儘量使其靠近噪聲源，與發射線圈(2)的距離至少應為發射線圈(2)的邊長，以確保參考線圈接收的是噪聲而不是核磁共振信號； C、對發射機(2)和第I接收機(3)，第2接收機(4)……乃至第8接收機(10)的工作參數進行配置，對各接收機的工作模式在核磁共振測量模式和帶參考核磁共振測量模式之間進行選擇，其中，核磁共振測量模式是指只採集核磁共振信號的模式，帶參考核磁共振測量模式是指採集核磁共振信號的同時，也採集噪聲信號； d、對測區進行一次帶有參考線圈的多通道核磁共振測量，對回傳的核磁共振信號數據和噪聲信號數據進行處理，計算核磁共振信號數據和噪聲信號數據間的最大相關性，如果最大相關性小於0.7，說明應當使用更多的參考線圈或者重新考慮已用參考線圈的擺放位置，則重複步驟b和步驟c ;如果最大相關行大於0. 7，說明參考線圈的個數或位置已經滿足參考消噪的要求，則繼續進行步驟e ; e、對所取得的核磁共振信號數據和噪聲信號數據進行自適應消噪處理，並最終通過核磁共振反演解 釋，繪製出地下水體的二維分布圖。
全文摘要
本發明涉及一種帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀及其野外工作方法，由計算機配置發射機和各接收機的工作參數，各接收機的工作模式可以在核磁共振測量模式和帶參考核磁共振測量模式之間進行切換，每個接收機均可連接一個接收線圈和一個參考線圈，參考線圈個數的選取可依據當地環境噪聲水平而定，最多可連接8個參考線圈，在使用帶有參考線圈的多通道核磁共振地下水探測儀進行探測時，通過自適應消噪算法對所取得的核磁共振信號數據進行消噪處理，通過多通道測量方式實現對地下水體的二維探測，在有效提高探測的橫向解析度的同時，也提高了核磁共振信號的信噪比，有利於在複雜地貌條件下和噪聲較大環境下對測區進行核磁共振探測。
文檔編號G01V3/14GK103033849SQ20121054450
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月15日 優先權日2012年12月15日
發明者林婷婷, 林君, 史文龍, 蔣川東, 萬玲, 齊心 申請人:吉林大學