一种基于动态补偿的核磁共振找水仪发射机制造技术

一种基于动态补偿的核磁共振找水仪发射机，包括控制模块、发射机充电模块、发射机脉冲发射模块。所述控制模块包括单片机模块、PC机，单片机模块连接PC机。所述发射机充电模块包括锂电池组、第一继电器、升压电路、恒流源、供电大电容、检测电路。所述发射机脉冲发射模块包括第二继电器、开关器件控制模块、拉莫尔频率发生器、H桥逆变器模块、谐配电容、发射线圈。本发明专利技术提供一种基于动态补偿的核磁共振找水仪发射机，可以在电容放电过程中同时进行电容电压补偿，让电容电压下降到一定程度前，能够通过补偿电容电压让发射机发射更长的时间，可以提升发射脉冲的脉冲矩最大为60000A/ms，缩短对水层进行同等程度极化的激发次数，大大提升发射机的工作效率。

A nuclear magnetic resonance water detector transmitter based on dynamic compensation

A magnetic resonance water detector transmitter based on dynamic compensation includes a control module, a transmitter charging module and a transmitter pulse transmitting module. The control module comprises a singlechip module and a PC machine, wherein the singlechip module is connected with the PC machine. The transmitter charging module comprises a lithium battery set, a first relay, a step-up circuit, a constant current source, a power supply large capacitor and a detection circuit. The transmitter pulse transmitting module comprises a second relay, a switch device control module, a Larmor frequency generator, a H bridge inverter module, a harmonic capacitor and a transmitting coil. The present invention provides a nuclear magnetic resonance spectrometer transmitter based on dynamic compensation can be done at the same time, the capacitor voltage compensation in capacitor discharge process, so that the capacitor voltage drops to a certain extent, can through the compensation capacitor voltage to transmitter for longer periods of time, can improve the emission pulse moment of maximum 60000A/ms, shorten the number of excitation the same degree of polarization of water, greatly enhance the work efficiency of the transmitter.

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态补偿的核磁共振找水仪发射机
本专利技术涉及探测领域，具体来说是涉及一种基于动态补偿的核磁共振找水仪发射机。
技术介绍
淡水是日渐紧缺的资源，在干旱地区地表水无法满足人们的需求。因此，对地下水资源的勘探和开采也逐步引起人们的重视。核磁共振找水方法是世界上唯一通过地球物理原理地表直接找水的方法，通过在地表发射拉莫尔频率的电磁脉冲，极化地下水使其产生核磁共振现象，将接收到的水中氢原子的弛豫信号进行反演，就可以获取探测地区地下的水文信息。勘探地下水资源时，需要靠地表发射电流脉冲信号对水层进行极化，极化水中氢核的过程由核磁共振找水仪的发射机来激发地下水层。原理是在发射天线上加载巨大的交变电流，由交变电流激发巨大的电磁脉冲，最后电磁脉冲穿过地层对地下水层进行极化。对勘探水层的极化程度，主要由发射机发射脉冲的脉冲矩决定，电磁脉冲矩是由发射电流与发射时间的乘积来决定的。单次脉冲矩的极化程度有限，因此需要多次激发以提高极化的程度，地表核磁共振接收机接收的信号就越强。因为采用大电容直接给发射机供电，所以在电容供电的过程中，电容上的电压会随时间成指数形式快速衰减，在现有的设计中为了使发射的脉冲矩比较稳定，一般单次发射时间约为几十毫秒，在电容电压衰减不明显的时间内完成发射。所以导致的电磁脉冲发射的时间十分短暂，使发射的电流脉冲的脉冲矩受到限制，对水层进行一定程度的极化时往往需要进行多次激发，比如法国的NUMIS找水仪的脉冲矩最大为9000A/ms，在一般性测量过程中需要进行60余次激发。在电磁脉冲矩的发射时间上限制了发射机的工作效率。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于动态补偿的核磁共振找水仪发射机，可以在电容放电过程中同时进行电容电压补偿，让电容电压下降到一定程度前，能够通过补偿电容电压让发射机发射更长的时间，可以提升发射脉冲的脉冲矩最大为60000A/ms，缩短对水层进行同等程度极化的激发次数，大大提升发射机的工作效率。本专利技术采取的技术方案为：一种基于动态补偿的核磁共振找水仪发射机，包括控制模块、发射机充电模块、发射机脉冲发射模块。所述控制模块包括单片机模块、PC机，单片机模块连接PC机；所述发射机充电模块包括锂电池组、第一继电器、升压电路、恒流源、供电大电容、检测电路；所述锂电池组连接第一继电器，第一继电器连接升压电路，升压电路连接恒流源，恒流源连接供电大电容。所述升压电路、恒流源、供电大电容均连接检测电路；所述第一继电器、升压电路、恒流源、检测电路均连接单片机模块。所述发射机脉冲发射模块包括第二继电器、开关器件控制模块、拉莫尔频率发生器、H桥逆变器模块、谐配电容、发射线圈；所述第二继电器连接H桥逆变器模块，H桥逆变器模块连接谐配电容，谐配电容连接发射线圈；所述第二继电器连接单片机模块，所述单片机模块连接拉莫尔频率发生器，拉莫尔频率发生器连接开关器件控制模块，开关器件控制模块连接H桥逆变器模块。本专利技术一种基于动态补偿的核磁共振找水仪发射机，技术效果如下：1、改进充电电路，可以在充电电容对发射电路供电时，同步实现电压补偿，延时电容电压衰减。2、升压电路可以实现24-300伏特的电压升压输出，功率输出达200W。3、恒流源输出1A的恒流源，对充电电容恒流充电。4、充电电容电压可实现200毫秒的电压稳定输出。输出电磁脉冲矩可达60000A/ms。5、发射机可以提升对地下水层的极化效率。6、电池组采用功率密度更大且更为适用野外的锂电池组供电设计。7、加入继电器组，提升发射机的工作的可靠性。8、加入检测电路，通过反馈控制和算法实现电路的精确控制。9、传统的核磁共振发射机设计在供电电容放电的过程中电压快速衰减的问题。使得发射机稳定发射电磁波的时间受到限制，单次发射的电磁波对地下水层的极化程度有限。本专利技术一种基于动态补偿的核磁共振找水仪发射机，可以在充电电容在放电过程中同步补偿电容上的电压，使得电容能够更长时间对发射机供电，通过延长发射时间来提高发射机的发射电磁脉冲矩，单次发射的电磁波对地下水层的极化程度的得到提高，最终在探测过程中发射机的工作效率。附图说明图1是本专利技术的模块连接示意图。具体实施方式如图1所示，一种基于动态补偿的核磁共振找水仪发射机，包括控制模块A001、发射机充电模块A002、发射机脉冲发射模块A003。所述控制模块A001包括单片机模块a011、PC机a012，单片机模块a011连接PC机a012。所述单片机模块a011实现对发射机系统协调控制，实现对各个模块的控制，通过算法和控制策略使各个模块有序工作。并且数据的采集并上传给PC机a012进行进一步演算。所述PC机a012实现对发射机的数据设置，并对接受数据进行接受和反演。所述发射机充电模块A002包括锂电池组a001、第一继电器a002、升压电路a003、恒流源a004、供电大电容a005、检测电路a010。所述锂电池组a001连接第一继电器a002，第一继电器a002连接升压电路a003，升压电路a003连接恒流源a004，恒流源a004连接供电大电容a005。所述升压电路a003、恒流源a004、供电大电容a005均连接检测电路a010。所述第一继电器a002、升压电路a003、恒流源a004、检测电路a010均连接单片机模块a011。所述供电大电容a005采用进口日立铝电解电容，耐压450V，容值33000UF器并联组成，并联4个电容器组成所设计的0.132F电容器。所述恒流源a004是基于IRFPC60场效应管设计的，可输出1安培的恒定流给供电电容；在1安培输出电流情况下，电压输出范围为0~400伏特。所述锂电池组a001为整个找水仪提供电能，采用锂电池组a001具有较高的功率密度，且适用于野外作业的优点。所述第一继电器a002实现对锂电池组a001与发射机充电电路的通断，并且起保护电路的作用。所述升压电路a003通过DC-DC升压电路，实现将锂电池组a001的低压提升至300伏特，为充电电容提供高电压。所述恒流源a004实现对充电电容的恒流充电，可以在充电过程中使电容电压线性上升。所述供电大电容a005积累电荷，将电压提升至300伏特，并最终对发射机脉冲发射模块A003直接供电。所述检测电路a010对电容上的电压以及恒流源a004电流进行检测，并将相关数据采集送给单片机模块a011对电路进行反馈控制。所述发射机脉冲发射模块A003包括第二继电器a006、开关器件控制模块a014、拉莫尔频率发生器a013、H桥逆变器模块a007、谐配电容a008、发射线圈a009。所述第二继电器a006连接H桥逆变器模块a007，H桥逆变器模块a007连接谐配电容a008，谐配电容a008连接发射线圈a009。所述第二继电器a006连接单片机模块a011，所述单片机模块a011连接拉莫尔频率发生器a013，拉莫尔频率发生器a013连接开关器件控制模块a014，开关器件控制模块a014连接H桥逆变器模块a007。本专利技术所涉及开关器件控制模块a014采用富士公司生产的混合型IC驱动器件EXB841，利用该器件对由IGBT构成的H桥电路进行驱动。驱动信号延时低于1uS,频率输出范围在40~50KHz。同时有正负偏压、过流检测和软关断保护等主要功能。H桥逆变器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于动态补偿的核磁共振找水仪发射机，包括控制模块（A001）、发射机充电模块（A002）、发射机脉冲发射模块（A003）；其特征在于：所述控制模块（A001）包括单片机模块（a011）、PC机（a012），单片机模块（a011）连接PC机（a012）；所述发射机充电模块（A002）包括锂电池组（a001）、第一继电器（a002）、升压电路（a003）、恒流源（a004）、供电大电容（a005）、检测电路（a010）；所述锂电池组（a001）连接第一继电器（a002），第一继电器（a002）连接升压电路（a003），升压电路（a003）连接恒流源（a004），恒流源（a004）连接供电大电容（a005）；所述升压电路（a003）、恒流源（a004）、供电大电容（a005）均连接检测电路（a010）；所述第一继电器（a002）、升压电路（a003）、恒流源（a004）、检测电路（a010）均连接单片机模块（a011）；所述发射机脉冲发射模块（A003）包括第二继电器（a006）、开关器件控制模块（a014）、拉莫尔频率发生器（a013）、H桥逆变器模块（a007）、谐配电容（a008）、发射线圈（a009）；所述第二继电器（a006）连接H桥逆变器模块（a007），H桥逆变器模块（a007）连接谐配电容（a008），谐配电容（a008）连接发射线圈（a009）；所述第二继电器（a006）连接单片机模块（a011），所述单片机模块（a011）连接拉莫尔频率发生器（a013），拉莫尔频率发生器（a013）连接开关器件控制模块（a014），开关器件控制模块（a014）连接H桥逆变器模块（a007）。...

【技术特征摘要】
1.一种基于动态补偿的核磁共振找水仪发射机，包括控制模块（A001）、发射机充电模块（A002）、发射机脉冲发射模块（A003）；其特征在于：所述控制模块（A001）包括单片机模块（a011）、PC机（a012），单片机模块（a011）连接PC机（a012）；所述发射机充电模块（A002）包括锂电池组（a001）、第一继电器（a002）、升压电路（a003）、恒流源（a004）、供电大电容（a005）、检测电路（a010）；所述锂电池组（a001）连接第一继电器（a002），第一继电器（a002）连接升压电路（a003），升压电路（a003）连接恒流源（a004），恒流源（a004）连接供电大电容（a005）；所述升压电路（a003）、恒流源（a004）、供电大电容（a005）均连接检测电路（a010）；所述第一继电器（a002）、升压电路（a003）、恒流源（a004）、检测电路（a010）均连接单片机模块（a011）；所述发射机脉冲发射模块（A003）包括第二继电器（a006）、开关器件控制模块（a014）、拉莫尔频率发生器（a013）、H桥逆变器模块（a007）、谐配电容（a008）、发射线圈（a009）；所述第二继电器（a006）连接H桥逆变器模块（a007），H桥逆变器模块（a007）连接谐配电容（a008），谐配电容（a008）连接发射线圈（a009）；所述第二继电器（a006）连接单片机模块（a011），所述单片机模块（a011）连接拉莫尔频率发生器（a013），拉莫尔频率发生器（a013）连接开关器件控制模块（a014），开关器件控制模块（a014）连接H桥逆变器模块（a007）。2.一种发射机电容电压动态补偿方法，其特征在于：恒流源（a004）实现将对供电大电容（a005）的充电，检测电路（a010）实时供电大电容（a005）电压检测，当电压达到300伏特时，转接升压电路（a003）恒压输出到供电大电容（...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭超，胡诗俊，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42