一种多工作模式核磁信号探测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种多工作模式核磁信号探测装置。该装置包括主控PC机、通讯模块、核磁信号采集模块、多种分布方式线圈、无线路由器以及多台检测计算机，其中，主控PC机通过通讯模块与核磁信号采集模块通过数据线连接，核磁信号采集模块的采集端连接多种分布方式线圈；设置无线路由器将主控PC机以及多台检测计算机之间形成网络连接。采用本实用新型可以实现多模式下核磁共振探测信号的采集，能够提高探测的精度和准确度，有效缩短工程时间。
【专利说明】—种多工作模式核磁信号探测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于核磁信号探测领域，尤其涉及一种基于无线路由器进行实时信噪特征提取的多工作模式核磁信号探测装置。
【背景技术】
[0002]随着全球气候的变迁，世界各地的旱灾情况也在不断的加剧，我国虽然有丰富的地下水资源，但是人均占有水量仅为世界人均占有水量的1/4，成为了世界上人均水资源短缺的国家之一，因而及时地探测并有效利用地下水资源迫在眉睫。基于核磁共振原理对含水体的探测装置在经过多年的研究实践中应运而生，此装置能够对含水体进行直接、有效、无损、准确的探测，现已在全国多地成功的找到了地下水资源，为当地的生产和人民的生活提供了很大的便利。
[0003]虽然核磁共振找水仪能够对含水体进行直接的探测，但一般均是根据经验确定仪器的工作方式(同一线圈探测方式、分离线圈探测方式、参考对消探测方式)和选择相应的参数(叠加次数、阈值参数等)现场采集并存储核磁信号，数据的分析处理后期由专门的工作人员进行。这样在数据采集的同时无法给出数据的实时信噪特征，有时会导致仪器工作方式或相应参数设置不恰当而引起仪器没有合理采集有效数据，甚至在同一工作场地采用不同方式进行多次测量，无疑降低了工作效率，延误了生产进度。
[0004]CN2518116Y公布了一种核磁共振地下水层探测仪，包括信号检测器，其特征在于，该信号检测器的一输入端连接一第一开关，该第一开关的另端串接一变速电阻器，该变速电阻器的另端串接第二和第三两开关，第二开关的另端串接一限流电阻，并依序串接有整流器和发电机，该发电机的另端与信号检测器的另一端连接，其中该第二和第三两开关之间接有一第一电容器，该第一电容器的另端与信号检测器的另一端连接，该第一开关与变速电阻器之间接有一线圈，该线圈的另端与信号检测器的另一端连接，该信号检测器的两端之间有一电容器。该发明采用由电缆围绕成圆形或方形的单匝线圈作为激励和接收线圈，设计了适用于找水的核磁共振探测仪器。
[0005]CN102096111公开的“收发天线分离式核磁共振找水装置及找水方法”，是计算机通过串口与大功率源、发射及控制单元、电流采集单元、选频放大单元、信号采集单元连接，发射及控制单元通过控总线经H桥路与配谐电容、发射线圈和二极管连接构成。该方法实现了将发射天线和接收天线分离，使发射系统和接收系统能够相互独立，简化了整体系统的连接步骤和操作方式，提高了地下水体探测的灵活性。
[0006]CN102053280公开了“一种带有参考线圈的核磁共振地下水探测系统及探测方法”，通过多路A/D采集单元同步采集发射/接收线圈中的核磁共振信号以及参考线圈中噪声信号的全波形数据，通过计算参考线圈采集的噪声信号与核磁共振信号的最大相关性，实现参考线圈最佳位置和数量的布设，在信号和噪声统计特性未知的情况下，采用变步长自适应算法，最大限度对消发射/接收线圈中的相关噪声，实现多场源复杂强噪声干扰下核磁共振信号的提取，该方法能有效地解决村庄附近以及城市周边地区核磁共振探测干扰多、多种干扰噪声数据难以分离的问题，提高了仪器抗干扰性能，为在村庄附近以及城市周边地区寻找地下水提供了一种可靠的探测装置和方法。
[0007]上述三种方法分别采用收发同一线圈直接探测、收发天线分离探测提高探测灵敏度以及强干扰情况下参考线圈对消噪声探测手段，确定选择何种工作模式均是根据操作人员经验，没有理论依据作为指导。如若能够通过对现场数据实时信噪特征的提取来具体确定噪声对信号的影响大小，从而依此分析结果作为评判准则指导仪器确定工作模式和设置相应参数，这就会避免由于工作模式选择不恰当或参数设置不合理引起的探测方案无效，同一探测地点修改工作模式或参数等反复探测事件的发生，造成大量人力、物力和时间的损耗。
实用新型内容
[0008]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种多工作模式核磁信号探测装置，旨在解决检测模式单一、更换线圈复杂、节约人力以及提高精确度和工作效率。
[0009]本实用新型是这样实现的，该装置包括主控PC机、通讯模块、核磁信号采集模块、发射单元、多种分布方式线圈、无线路由器以及多台检测计算机，其中，主控PC机通过通讯模块与核磁信号采集模块通过数据线连接，核磁信号采集模块的采集端连接多种分布方式线圈，主控PC机通过发射单元连接多种分布方式线圈；设置无线路由器将主控PC机以及多台检测计算机之间形成网络连接。
[0010]进一步地，多种分布方式线圈包括收发同一线圈、收发分离线圈和带参考线圈。
[0011]进一步地，所述核磁信号采集模块包括单片机、DDS模块时钟控制电路、程控放大电路、前置低噪声放大电路、窄带滤波器、模数转换电路、FPGA控制电路、配谐电路，其中，通过单片机与通讯模块信号线连接，单片机与FPGA控制电路之间通讯连接，FPGA控制电路通过模数转换电路依次连接程控放大电路、窄带滤波器、前置低噪声放大电路、配谐电路和多种分布方式线圈；单片机的输出端通过DDS模块时钟控制电路连接窄带滤波器，单片机的输出端连接程控放大电路。
[0012]本实用新型与现有技术相比，有益效果在于:本实用新型专利通过采用无线路由器在可允许距离的同一局域网内多台检测计算机共享主控PC机采集的核磁信号，系统可选择最佳工作模式和进行相应配置参数设置。采用本实用新型可以实现多模式下核磁共振探测信号的采集，同时可以避免系统工作模式或配置参数选择不当而引起的工作效率的降低，能够大大的提高探测的精度和准确度，有效地缩短工程时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型实施例提供的设备结构框图；
[0014]图2是核磁信号采集模块的结构框图。
【具体实施方式】
[0015]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0016]如图1所示，一种多工作模式核磁信号探测装置，该装置包括主控PC机、通讯模块、核磁信号采集模块、发射单元、多种分布方式线圈、无线路由器以及多台检测计算机，其中，主控PC机通过通讯模块与核磁信号采集模块通过数据线连接，核磁信号采集模块的采集端连接多种分布方式线圈，主控PC机通过发射单元连接多种分布方式线圈；设置无线路由器将主控PC机以及多台检测计算机之间形成网络连接。
[0017]多种分布方式线圈包括收发同一线圈、收发分离线圈和带参考线圈。
[0018]如图2所示，核磁信号采集模块包括单片机、DDS模块时钟控制电路、程控放大电路、前置低噪声放大电路、窄带滤波器、模数转换电路、FPGA控制电路、配谐电路，其中，通过单片机与通讯模块信号线连接，单片机与FPGA控制电路之间通讯连接，FPGA控制电路通过模数转换电路依次连接程控放大电路、窄带滤波器、前置低噪声放大电路、配谐电路和多种分布方式线圈；单片机的输出端通过DDS模块时钟控制电路连接窄带滤波器，单片机的输出端连接程控放大电路。
[0019]本实用新型的工作过程为:
[0020]主控PC机经通讯模块选择默认的线圈模式，按照选择的工作方式进行配置参数设置，配置参数设置完成启动核磁信号采集模块采集信号。无线路由器产生无线局域网，使主控PC机和检测计算机处于此局域网中，检测计算机通过局域网共享主控PC机上存储的数据进行核磁信号的信噪特征分析，进而提取特征参数，将此特征参数通过无线局域网反馈给主控PC机。主控PC机根据反馈的特征参数判断是否修改线圈分布方式以及相应参数设置。
[0021]在此过程中，单片机通过主控PC机下载控制字，对DDS模块控制时钟、程控放大器、FPGA控制电路进行控制。线圈及配谐电路不断发射大功率交变脉冲，以激发地下氢质子。大电流发射结束一段时间后，线圈及配谐电路开始接收氢质子产生的核磁共振信号。接收到的核磁共振信号经过前置低噪声放大电路得到初步放大。将初步放大后的信号经过窄带滤波器进行滤波以及程控放大电路进行放大，以便达到模数转换电路能够识别的幅度。其中，窄带滤波器由DDS模块时钟控制电路触发工作，程控放大电路由单片机控制字决定信号放大倍数。经程控放大后的信号通过模数转换电路量化成数字量，由FPGA控制电路采集并存储核磁共振信号。单片机读取存储在FPGA控制电路中的信号，将其上传至主控PC机指定存储位置，从而完成核磁共振信号的采集。
[0022]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种多工作模式核磁信号探测装置，其特征在于，该装置包括主控PC机、通讯模块、核磁信号采集模块、发射单元、多种分布方式线圈、无线路由器以及多台检测计算机，其中，主控PC机通过通讯模块与核磁信号采集模块通过数据线连接，核磁信号采集模块的采集端连接多种分布方式线圈，主控PC机通过发射单元连接多种分布方式线圈；设置无线路由器将主控PC机以及多台检测计算机之间形成网络连接。
2.如权利要求1所述的多工作模式核磁信号探测装置，其特征在于，多种分布方式线圈包括收发同一线圈、收发分离线圈和带参考线圈。
3.如权利要求1所述的多工作模式核磁信号探测装置，其特征在于，所述核磁信号采集模块包括单片机、DDS模块时钟控制电路、程控放大电路、前置低噪声放大电路、窄带滤波器、模数转换电路、FPGA控制电路、配谐电路，其中，通过单片机与通讯模块信号线连接，单片机与FPGA控制电路之间通讯连接，FPGA控制电路通过模数转换电路依次连接程控放大电路、窄带滤波器、前置低噪声放大电路以及配谐电路和多种分布方式线圈；单片机的输出端通过DDS模块时钟控制电路连接窄带滤波器，单片机的输出端连接程控放大电路。
【文档编号】G01V3/14GK203838352SQ201420212410
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】田宝凤, 周媛媛, 易晓峰, 王悦, 訾彦勇, 曹桂欣 申请人:吉林大学