一种基于分步式发射的地下核磁共振探测方法技术

本发明专利技术属于地球物理勘探设备领域，尤其涉及一种基于分步式发射的地下核磁共振探测方法。采用的探测装置包括发射线圈、发射上位机、MCU下位机、DC-DC升压电源、储能电容、发射桥路、检测装置以及配谐电容，发射上位机通过串口总线以及通讯接口与MCU下位机相连接,MCU下位机与DC-DC升压电源连接，DC-DC升压电源连接储能电容给储能电容充电,同时MCU下位机通过驱动控制电路连接发射桥路后与储能电容相连接,储能电容通过配谐电容连接发射线圈相连接，同时储能电容通过检测装置检测电压，检测装置的输出端与MCU下位机相连接，检测装置检测发射线圈的电流与MCU下位机相连接，通过对储能电容的一次充电多次发射的模式，提高了探测过程中的工作效率，减少了重复工作的时间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分步式发射的地下核磁共振探测方法
本专利技术属于地球物理勘探设备领域，尤其涉及一种基于分步式发射的地下核磁共振探测方法。
技术介绍
在MRS探测中，勘探深度主要取决于两个因素，一是地面上线圈的大小，探测深度大约等于线圈直径或方框边长；二是激发脉冲矩的大小，在实际工作中随意改变线圈的面积不易实现，一般通过增大激发脉冲矩来改变探测深度。激发脉冲矩为q＝I0×τp，I0和τp分别是发射电流脉冲的幅值和发射持续时间。发射持续时间通常是不变的，增加激发脉冲矩主要靠增加发射电流，也就是增加大功率电源的电压。核磁共振大功率电源是为发射系统提供所需能量的模块，即产生激发电流能量的单元，通常发射线圈阻抗在1Ω左右，故电源的最大输出电压应达到400V。完成一次发射电压之后，剩余的电量一般情况下应该为此前电量的80％。为了方便介绍，我们举例说明发射电压数值的大小从大到小依次记为数值1，数值2，数值3，数值4，且以此4个数值为一组测量。在实际测量中测量次数大于4次，此处只是举例方便说明。CN200997000Y介绍了一种利用地面核磁共振技术找水的大功率发射装置。用小功率的电池供电获取短时大功率的供电电源，采用快速切换开关，发射同接收共用一个线圈，利用H桥电路实现正负交变脉冲发生，激发地下水中氢质子发生核磁共振现象的方法。CN103033849A介绍了一种带有参考线圈的多通道核磁共振地下水探测仪及其野外工作方法，由计算机配置发射机和各接收机的工作参数，各接收机的工作模式可以在核磁共振测量模式和带参考核磁共振测量模式之间进行切换，每个接收机均可连接一个接收线圈和一个参考线圈，参考线圈个数的可依据当地环境噪声水平而定，最多可连接8个参考线圈，在使用带有参考线圈的多通道核磁共振地下水探测仪进行探测时，通过自适应消噪算法对所取得的核磁共振信号数据进行消噪处理。以上的两种核磁共振找水仪采用的发射电压的方法均为从较小的电压值开始，为储能电容进行充电，充电一次将电压以交变电流的形式传输到发射线圈中。每发射电流都需要进行一次充电，同时都不具备电压和电流的检测装置，对于实际的野外测量中，就需要耗费大量的时间和精力重复相同的工作，不仅效率低下，同时由于多次的充放电过程，对于器件的要求也相对较高，较容易损坏，可靠性有待于提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种采用了分步式发射电能的方法探测核磁共振信号，提供电压和电流的检测，通过对储能电容的一次充电多次发射的模式，提高了探测过程中的工作效率，减少了重复工作的时间的基于分步式发射的地下核磁共振探测方法。本专利技术是这样实现的，一种基于分步式发射的地下核磁共振探测方法，采用的探测装置包括发射线圈、发射上位机、MCU下位机、DC-DC升压电源、储能电容、发射桥路、检测装置以及配谐电容，发射上位机通过串口总线以及通讯接口与MCU下位机相连接,MCU下位机与DC-DC升压电源连接，DC-DC升压电源连接储能电容给储能电容充电,同时MCU下位机通过驱动控制电路连接发射桥路后与储能电容相连接,储能电容通过配谐电容连接发射线圈相连接，同时储能电容通过检测装置检测电压，检测装置的输出端与MCU下位机相连接，检测装置检测发射线圈的电流与MCU下位机相连接；探测方法包括如下步骤：1)发射上位机通过通讯接口对MCU下位机设置储能电容中所需的最大值电压V，并通过DC-DC升压电源储能电容冲电至最大值；2)MCU下位机通过DC-DC升压电源对储能电容充电至设定的最大值，然后通过驱动控制电路驱动发射线圈以交变电流的形式发射电压，发射电压的数值为△V1，并通过电流检测装置检测发射线圈的电流值是否在根据经验值预先设定的范围内，并反馈给MCU下位机，此为完成一次发射，如未在设定的范围内，通过调节配谐电容进行调节；3)检测装置检测储能电容中的剩余电压，并反馈给MCU下位机；4)当剩余电压大于下次发射电压时，通过发射上位机设置下次的发射电压，则由MCU下位机通过驱动控制电路对储能电容发出信号，允许其向发射线圈以交变电流的形式发射电压，发射电压数值为电压△V2，并通过电流检测装置测量发射线圈电流的数值是否在设定范围内,并反馈给MCU下位机，完成第二次发射，依次类推，至检测到储能电容中的电压值不满足下次发射电压；5)步骤3)中当剩余电压小于下次发射电压时，通过DC-DC升压电源储能电容冲电至满足下次发射电压后进行步骤4)。进一步地，其中检测装置是由电压检测装置和电流检测装置两部分构成，其中电压检测装置是依次通过与储能电容连接的功率电阻、电压传感器、电压A/D采集板相连接最终连接到单片机上；而电流检测装置依次通过与发射线圈连接的电流传感器以及电流A/D采集板连接到单片机上而构成的，通过单片机与MCU下位机通讯连接。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：本专利技术依据核磁共振探测原理,在地下工程中采用了分步式发射电能的方法探测核磁共振信号，提供电压和电流的检测，通过对储能电容的一次充电多次发射的模式，提高了探测过程中的工作效率，减少了重复工作的时间，并且提高了仪器的可靠性，降低了仪器的故障率，简化了工作的步骤，为野外试验减轻了负担，提高了探测的实用性，能够有效地测量地下工程中的前方水体，成为地下工程中发生突水，涌泥等地质灾害预报的根据。附图说明图1是本专利技术实施例提供的设备的模块结构框图；图2是本专利技术实施例提供的检测装置的模块框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术是这样实现的，一种基于分步式发射的地下核磁共振探测方法，采用的探测装置包括发射线圈10、发射上位机1、以及发射机17，其中发射机17包括：MCU下位机3、DC-DC升压电源5、储能电容7、发射桥路6、检测装置8以及配谐电容9，发射上位机1通过串口总线以及通讯接口2与MCU下位机3相连接,MCU下位机3与DC-DC升压电源5连接，DC-DC升压电源5连接储能电容7给储能电容7充电,同时MCU下位机3通过驱动控制电路4连接发射桥路后与储能电容相连接,储能电容通过配谐电容连接发射线圈相连接，同时储能电容通过检测装置检测电压，检测装置的输出端与MCU下位机相连接，检测装置检测发射线圈的电流与MCU下位机相连接；探测方法包括如下步骤：1)发射上位机通过通讯接口对MCU下位机设置储能电容中所需的最大值电压V，并通过DC-DC升压电源储能电容冲电至最大值；2)MCU下位机通过DC-DC升压电源对储能电容充电至设定的最大值，然后通过驱动控制电路驱动发射线圈以交变电流的形式发射电压，发射电压的数值为△V1，并通过电流检测装置检测发射线圈的电流值是否在根据经验值预先设定的范围内，并反馈给MCU下位机，此为完成一次发射，如未在设定的范围内，通过调节配谐电容进行调节；3)检测装置检测储能电容中的剩余电压，并反馈给MCU下位机；4)当剩余电压大于下次发射电压时，通过发射上位机设置下次的发射电压，则由MCU下位机通过驱动控制电路对储能电容发出信号，允许其向发射线圈以交变电流的形式发射电压，发射电压数值为电压△V2，并通过电流检测装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分步式发射的地下核磁共振探测方法，其特征在于，采用的探测装置包括发射线圈、发射上位机、MCU下位机、DC‑DC升压电源、储能电容、发射桥路、检测装置以及配谐电容，发射上位机通过串口总线以及通讯接口与MCU下位机相连接,MCU下位机与DC‑DC升压电源连接，DC‑DC升压电源连接储能电容给储能电容充电,同时MCU下位机通过驱动控制电路连接发射桥路后与储能电容相连接,储能电容通过配谐电容连接发射线圈相连接，同时储能电容通过检测装置检测电压，检测装置的输出端与MCU下位机相连接，检测装置检测发射线圈的电流与MCU下位机相连接；探测方法包括如下步骤：1)发射上位机通过通讯接口对MCU下位机设置储能电容中所需的最大值电压V，并通过DC‑DC升压电源储能电容冲电至最大值；2)MCU下位机通过DC‑DC升压电源对储能电容充电至设定的最大值，然后通过驱动控制电路驱动发射线圈以交变电流的形式发射电压，发射电压的数值为△V1，并通过电流检测装置检测发射线圈的电流值是否在根据经验值预先设定的范围内，并反馈给MCU下位机，此为完成一次发射，如未在设定的范围内，通过调节配谐电容进行调节；3)检测装置检测储能电容中的剩余电压，并反馈给MCU下位机；4)当剩余电压大于下次发射电压时，通过发射上位机设置下次的发射电压，则由MCU下位机通过驱动控制电路对储能电容发出信号，允许其向发射线圈以交变电流的形式发射电压，发射电压数值为电压△V2，并通过电流检测装置测量发射线圈电流的数值是否在设定范围内,并反馈给MCU下位机，完成第二次发射，依次类推，至检测到储能电容中的电压值不满足下次发射电压；5)步骤3)中当剩余电压小于下次发射电压时，通过DC‑DC升压电源储能电容冲电至满足下次发射电压后进行步骤4)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于分步式发射的地下核磁共振探测方法，其特征在于，采用的探测装置包括发射线圈、发射上位机、MCU下位机、DC-DC升压电源、储能电容、发射桥路、检测装置以及配谐电容，发射上位机通过串口总线以及通讯接口与MCU下位机相连接,MCU下位机与DC-DC升压电源连接，DC-DC升压电源连接储能电容给储能电容充电,同时MCU下位机通过驱动控制电路连接发射桥路后与储能电容相连接,储能电容通过配谐电容连接发射线圈，同时储能电容通过检测装置检测电压，检测装置的输出端与MCU下位机相连接，检测装置检测发射线圈的电流与MCU下位机相连接；探测方法包括如下步骤：1)发射上位机通过通讯接口对MCU下位机设置储能电容中所需的最大值电压V，并通过DC-DC升压电源储能电容冲电至最大值；2)MCU下位机通过DC-DC升压电源对储能电容充电至设定的最大值，然后通过驱动控制电路驱动发射线圈以交变电流的形式发射电压，发射电压的数值为△V1，并通过电流检测装置检测发射线圈的电流值是否在根据经验值预先设定的范围内，并反馈给MCU下位机，此为完成...

【专利技术属性】
技术研发人员：范铁虎，林昊，段清明，易晓峰，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22