磁波。这样去掉导线的中心部分，做成空心的导线，不会影响（或影响很小）电 磁波在空心导线中的传播，同时又减少了线圈的重量，便于在煤矿井下携带。
[0012] ③该超导螺旋管线圈是圆形的，其直径是3. 5米。线圈的直径太小，将导致核磁共 振信号在该超导线圈中的感应电流过小，以致于距离较远的核磁共振信号接收不到，信噪 比降低。如果这种超导螺旋管线圈的直径过大，虽然对核磁共振信号的放大作用也较大，但 不适合在空间狭小的煤巷道（4米X4米）使用，因为煤巷道的尺寸限制了超导螺旋管线圈 的直径。
[0013] ④使用双层杜瓦瓶，在外层放置液氦以保持低温，这是为了减少液氦损失。
[0014] 该超导接收线圈在检测到微弱的核磁共振信号的同时，也检测到同样级别的其它 干扰信号。本实用新型专利也给出了从众多煤矿巷道干扰信号中，分离提取核磁共振微弱 信号的方法，做为该装置的配套方法。
[0015] 通过在煤矿巷道中的实际观测，发现在煤矿巷道的干扰信号有自然电场干扰、大 地电流场干扰、各种游散电流场干扰和电磁感应场干扰等。按其成因又可分为天然干扰场 和人工干扰场。天然干扰场主要由大地电流场干扰、电离层波动干扰、雷电活动干扰等因素 所引起。人工干扰场主要由工农业生产中各种电机、电磁感应等产生的游散电流所引起。其 中天然干扰场变化速度慢，有规律性，可以用补偿、选择工作时段等方法加以克服。真正影 响较大且难以克服的是人工干扰场。人工干扰场具有多源性、随机性、位置不确定、多源叠 加、变化速度快、强度大、规律难寻等特点，从本实用新型专利的先期实测的监控曲线图可 以分析得出结论：干扰场主要有三种类型：低频、中频和高频。另外，也要消除50HZ工业干 扰信号。
[0016] 本实用新型专利也研制了从众多煤矿巷道干扰信号中，分离提取核磁共振微弱信 号的方法。该方法就是采用"最小二乘小波变换方法"。
[0017] 用"最小二乘小波变换方法"从众多煤矿巷道干扰信号中，分离提取核磁共振微弱 信号的原理如下：
[0018] 当核磁共振信号受到随机干扰影响时，由于随机干扰是无序的、不相关的在 统计学中，它具有一定的规律，一般认为其均值是在零点附近。现有的应用小波变换分离不 同频率的于扰时，常用的母小波多为样条小波（三次样条或B样条等），但是，因为样条函 数所拟合出的曲线必然要经过原采样点，有时遇到强干扰时，在原采样点上会叠加强干扰， 故在遇到强干扰时拟合所得曲线与实际曲线会有较大的误差。而且，在对强干扰（干扰剧 烈）区进行分析（或分解）时，拟合所得曲线会变得不光滑。
[0019] 为了解决这个问题，本实用新型专利提出了用最小二乘算法来进行曲线拟合。这 样，由于所拟合出来的曲线不一定要经过原采样点，所以当有效信号受到较强干扰时，用最 小二乘算法拟合所得曲线与实际曲线的误差相对于用样条函数拟合所得误差会小得多，同 时拟合曲线也会光滑得多。基于此思想，本实用新型专利设计出了一种高精度、对强干扰区 有特殊效果的最小二乘小波，并将其应用于对实际观测到的干扰和核磁共振信号叠加混合 信号进行分解（或分析）的研宄中，取得了良好的效果，从而为提取出真实的核磁共振弱信 号打下了良好的基础。
[0020] 一维最小二乘小波：设观测点在X轴的[a，b]区间内，在......xn* (n+1) 个点上测得的观测值为Zp……Zn，现在这（n+1)个点的局部范围内建立一个m阶（m < n)的多项式：
[0021] Qm(X) = a〇+a1x+a2x2+......+amx m
[0022] 所谓最小二乘逼近就是要求多项式Qm(X)在（m < n)个点的值Qm(Xi)与实际观测 值Zji = 0，1，2……n)的偏差平方和e为最小，即：
[0023]
【主权项】
1. 一种在煤矿巷道接收核磁共振微弱信号的超导装置，其特征是：在构造方面，是由 铌-钛或铌-锡合金导线绕成多匝空心螺旋管线圈，并且将线圈置于低温的液氦杜瓦瓶中， 使其成为超导体，该超导螺旋管线圈内电阻率接近零，消耗的电功也接近零。
2. 根据权利要求1所述的一种在煤矿巷道接收核磁共振微弱信号的超导装置，其特征 是：该铌-钛或铌-锡合金导线本身是空心的，而非实心，这是为了减少超导线圈的重量，利 用了核磁共振信号是高频电磁波并具有"趋肤效应"现象。
3. 根据权利要求1所述的一种在煤矿巷道接收核磁共振微弱信号的超导装置，其特征 是：该超导螺旋管线圈的形状是圆形的，直径是3. 5米。
4. 根据权利要求1所述的一种在煤矿巷道接收核磁共振微弱信号的超导装置，其特征 是：使用双层杜瓦瓶，在外层放置液氦以保持低温，这是为了减少液氦损失。
【专利摘要】本实用新型公开了一种在煤矿巷道接收核磁共振(NMR)微弱信号的超导装置，属于勘探地球物理。NMR信号是非常微弱的，煤矿井下环境恶劣，电磁干扰多、空间有限、瓦斯和煤尘爆炸时有发生，这导致在地面使用的由多匝铜线组成的大线圈传感器在煤巷难以发挥应有的作用，本专利给出了一种在煤巷接收NMR信号的超导装置。该装置由铌-钛或铌-锡合金导线绕成多匝空心螺旋管线圈，直径3.5米，并且将线圈置于低温的双层液氦杜瓦瓶中，使其成为超导体，该超导线圈内电阻率接近零；为了减少重量，该超导导线是空心的，而非实心。本专利也给出了利用“最小二乘小波变换方法”从众多干扰中分离提取NMR弱信号的方法，图中的(8)就是用该方法提取出的NMR信号。
【IPC分类】E21F17-18
【公开号】CN204552824
【申请号】CN201520084561
【发明人】余生晨, 魏军贤, 张驎, 阿淑芳, 刘保金, 梅群力, 孙莉民, 余桂希, 余桂贤, 沙嘉祥, 周文豪
【申请人】华北科技学院, 山西潞安环保能源开发股份有限公司, 三河市晨豪地质勘查技术服务有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年2月6日