本发明涉及电子电路技术，尤其涉及一种三维核磁共振成像仪阵列天线去耦方法与装置。
背景技术
核磁共振现象在1946年被发现，之后很快应用在物理、化学、材料科学、生命科学和医学等领域。20世纪50年代，核磁共振开始在石油天然气工业中应用，最初应用于油藏岩石物理领域。核磁共振成像仪可以利用核磁共振原理对井眼周围的地层信息的进行探测，具有独特的储层流体的定性识别和定量评价能力。
天线组件是核磁共振成像仪的重要部件之一，其结构决定了仪器的测量方式、核磁共振区域和核磁共振信号强度等关键性能。
一般来说，现有的核磁共振成像仪中仅包括有唯一一组天线组件，其无法需对同一地层深度的进行多个方向的测量，这使得核磁共振成像仪在测量过程中的发射效率很低。
技术实现要素：
针对上述提及的现有技术中存在的三维核磁共振成像仪的核磁共振的测量效率低的问题，本发明提供了一种三维核磁共振成像仪阵列天线去耦方法与装置。
一方面，本发明提供了一种三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置，包括：
至少两个天线发射模块、天线开关以及调谐电容组；
所述至少两个天线发射模块设置在同一水平面上，且各所述天线发射模块沿圆周均匀分布；各所述天线发射模块分别通过天线开关与三维核磁共振成像仪主体连接，用于在所述三维核磁共振成像仪主体的控制下依次发射核磁共振信号；
所述调谐电容组分别与各所述天线发射模块的两端并联连接，用于调谐所述核磁共振信号的发射频率。
在其中一种可选的实施方式中，所述天线发射模块包括：天线单元和去耦电容；
所述天线单元的两端通过所述天线开关与所述三维核磁共振成像仪主体连接；
所述去耦电容并联在所述天线单元的两端。
在其中一种可选的实施方式中，所述调谐电容组包括主调谐电容和至少一个子调谐电容组；
其中，所述主调谐电容与所述至少一个子调谐电容组并联连接，其中所述子调谐电容组中包括有子调谐电容和与所述子调谐电容串联的调谐开关；所述调谐开关用于控制与其连接的子调谐电容的工作状态。
在其中一种可选的实施方式中，所述主调谐电容的电容值大于各所述子调谐电容的电容值。
在其中一种可选的实施方式中，当所述子调谐电容组的数量为两个及两个以上时，各所述子调谐电容的电容值相同。
在其中一种可选的实施方式中，所述天线发射模块的两端分别通过一个天线开关与所述三维核磁共振成像仪主体连接。
在其中一种可选的实施方式中，该三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置还包括：电子短节；
所述电子短节分别与各所述天线发射模块的两端连接，还与所述三维核磁共振成像仪主体连接。
在其中一种可选的实施方式中，所述天线开关为继电器开关。
另一方面，本发明还提供了一种基于前述任意三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置的三维核磁共振成像仪阵列天线去耦方法，包括：
控制所述天线开关以使各所述天线发射模块依次发射第一预设频率的核磁共振信号；
调谐所述各所述天线发射模块中的调谐电容组的电容值，以使各所述天线发射模块能够依次发射第二预设频率的核磁共振信号。
在其中一种可选的实施方式中，当所述调谐电容组中包括有主调谐电容和至少一个子调谐电容组，且所述子调谐电容组中包括有子调谐电容和与所述子调谐电容串联的调谐开关时，所述调谐所述各所述天线发射模块中的调谐电容组的电容值，包括：
控制所述至少一个子调谐电容组的调谐开关的开关状态，以使所述调谐电容组的电容值发生改变。
本发明提供的三维核磁共振成像仪阵列天线去耦方法与装置，具体设置有至少两个天线发射模块、天线开关以及调谐电容组；所述至少两个天线发射模块设置在同一水平面上，且各所述天线发射模块沿圆周均匀分布；各所述天线发射模块分别通过天线开关与三维核磁共振成像仪主体连接，用于在所述三维核磁共振成像仪主体的控制下依次发射核磁共振信号，所述调谐电容组分别与各所述天线发射模块的两端并联连接，用于调谐所述核磁共振信号的发射频率，从而使得三维核磁共振成像仪在进行对同一地层深度的测量时，能够利用多个天线发射模块依次发射核磁共振信号，使得在各天线发射模块不发生耦合的情况下提高信号发射效率。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置的电路结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的另一种三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置的电路结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的一种三维核磁共振成像仪阵列天线去耦方法的流程示意图。
附图标记：
10-天线发射模块；11-天线单元；
12-去耦电容；20-天线开关；
30-调谐电容组；31-主调谐电容；
32-子调谐电容；33-调谐开关；
40-三维核磁共振成像仪主体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本申请实施例中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
在对本发明提供的技术方案进行阐述之前，首先对本发明所涉及的原理进行解释：
核磁共振现象在1946年被发现，之后很快应用在物理、化学、材料科学、生命科学和医学等领域。20世纪50年代，核磁共振开始在石油天然气工业中应用，最初应用于油藏岩石物理领域。核磁共振成像仪可以利用核磁共振原理对井眼周围的地层信息的进行探测，具有独特的储层流体的定性识别和定量评价能力。
本发明所提及的三维核磁共振成像仪特质在地质探测领域内所使用的核磁共振成像仪。天线组件是核磁共振成像仪的重要部件之一，其结构决定了仪器的测量方式、核磁共振区域和核磁共振信号强度等关键性能。
一般来说，现有的核磁共振成像仪中仅包括有唯一一组天线组件，其无法对同一地层深度的进行多个方向的测量，因此，现有的核磁共振成像仪在测量过程中的发射效率很低。
针对上述提及的现有技术中存在的三维核磁共振成像仪的核磁共振的发射效率低的问题，本发明提供了一种三维核磁共振成像仪阵列天线去耦方法与装置。其中，本发明实施例一提供了一种三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置。
图1为本发明实施例一提供的三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置的电路结构示意图。
如图1所示，该三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置，可以包括：
至少两个天线发射模块10、天线开关20以及调谐电容组30；
所述至少两个天线发射模块10设置在同一水平面上，且各所述天线发射模块10沿圆周均匀分布；各所述天线发射模块10分别通过天线开关20与三维核磁共振成像仪主体40连接，用于在所述三维核磁共振成像仪主体40的控制下依次发射核磁共振信号；
所述调谐电容组30分别与各所述天线发射模块10的两端并联连接，用于调谐所述核磁共振信号的发射频率。
在本实施例一中，天线发射模块10具体可由具备核磁共振信号收发功能的电子芯片、微电路、集成电路等组成，其中，天线发射模块10的数量为两个及两个以上；天线开关20可为多种类型的开关，如二极管开关、半导体场效应晶体管开关等；调谐电容组30具体可由多个并联的电容组成，也可由一个可变电容值的电容组成；三维核磁共振成像仪主体40具体可指三维核磁共振成像仪中除去上述结构以外的部分，其包括但不限于控制器、处理器、成像装置等。
在本实施例中，为了解决现有技术中存在的采用单一天线发射模块10而导致的发射效率低的问题，本发明中设置有至少两个天线发射模块10，其中，各天线发射模块10设置在同一水平面上，以使可在同一底层深度进行测量。
此外，各天线发射模块10可采用沿圆周均匀分布的设置方式，举例来说，若天线发射模块10的数量为3个，则每两个天线发射模块10的之间的夹角可为120度；若天线发射模块10的数量为6个，则每两个天线发射模块10的之间的夹角可为60度；若天线发射模块10的数量为n个，则每两个天线发射模块10的之间的夹角可为360/n度。
各天线发射模块10分别与三位核磁共振成像仪主体连接，在每个天线发射模块10与三维核磁共振成像仪主体40之间还连接有天线开关20，以供三维核磁共振成像仪主体40通过天线开关20控制各天线发射模块10的工作状态。同时，调谐电容组30并联连接在各个天线发射模块10的两端，可用于对各天线发射模块10所发射的核磁共振信号的发射频率进行调谐。
需要特别说明的是，一般来说，在采用多个天线发射模块10的结构时，由于各天线发射模块10对应的发射频率几乎相同，其彼此之间将会出现核磁共振耦合的现象。此时，信号在耦合作用下的发射频率将发生偏移，信号发射效率不高，这将影响着整个三维核磁共振成像仪的测量准确率。
针对上述问题，本发明通过采用各所述天线发射模块10在所述三维核磁共振成像仪主体40的控制下依次发射核磁共振信号的方式以降低甚至消除各天线发射模块10出现的核磁共振耦合现象。
以三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置中包括有三个天线发射模块10为例：
首先，可控制与第一个天线发射模块10相连的天线开关20闭合，控制与第二个天线发射模块10的天线开关20以及与第三个天线发射模块10的天线开关20断开，并控制第一个天线发射模块10开始发射核磁共振信号。随后，当第一个天线发射模块10完成发射，可控制与第二个天线发射模块10相连的天线开关20闭合，控制与第一个天线发射模块10相连的天线开关20以及与第三个天线发射模块10的天线开关20断开，并控制第二个天线发射模块10开始发射核磁共振信号。最后，当第二个天线发射模块10完成发射，可控制与第三个天线发射模块10相连的天线开关20闭合，控制与第一个天线发射模块10相连的天线开关20以及与第二个天线发射模块10的天线开关20断开，并控制第三个天线发射模块10开始发射核磁共振信号。
也就是说，当采用上述依次发射的方式时，每个当前发射信号的天线发射模块10所基于的调谐电容值与其他两个天线发射模块10相比将产生明显差异。而一般来说各天线发射模块10的调谐电容值之间的差值越小，核磁共振耦合现象越明显；反之，各天线发射模块10的调谐电容值之间的差值越大，核磁共振耦合现象将被弱化甚至消除。因此，通过采用上述结构和相应的方式，能够使得三维核磁共振成像仪在进行对同一地层深度的测量时，能够利用多个天线发射模块10依次发射核磁共振信号，使得在各天线发射模块10不发生耦合的情况下提高信号发射效率。
优选的，在其中一种可选的实施方式中，天线发射模块10的两端分别通过一个天线开关20与所述三维核磁共振成像仪主体40连接。
换句话说，在本实施方式中，每个天线发射模块10将对应连接有两个天线开关20，这两个天线开关20的开关状态需要保持一致，以使天线发射模块10能够在发射状态和非发射状态之间进行切换。
优选的，在其中一种可选的实施方式中，该三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置还包括：电子短节；所述电子短节分别与各所述天线发射模块10的两端连接，还与所述三维核磁共振成像仪主体40连接。
换句话说，在本实施方式中，还设置有电子短节结构，以对天线发射模块10和三维核磁共振成像仪主体40进行有效连接和固定，保证了天线发射模块10与三维核磁共振成像仪主体40在数据信号层面上的传输连通性，也保证了天线发射模块10与三维核磁共振成像仪主体40在连接结构上的稳定性。
优选的，在其中一种可选的实施方式中，所述天线开关20为继电器开关，从而采用继电器开关能够为整个天线电路的安全性和可控性提供保障。
在图1的基础上，为了进一步说明本发明提供的三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置，图2为本发明实施例一提供的另一种三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置的电路结构示意图。
如图2所示，与图1实施方式类似的是，该三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置中包括有：
至少两个天线发射模块10、天线开关20以及调谐电容组30；所述至少两个天线发射模块10设置在同一水平面上，且各所述天线发射模块10沿圆周均匀分布；各所述天线发射模块10分别通过天线开关20与三维核磁共振成像仪主体40连接，用于在所述三维核磁共振成像仪主体40的控制下依次发射核磁共振信号；所述调谐电容组30分别与各所述天线发射模块10的两端并联连接，用于调谐所述核磁共振信号的发射频率。
与图1实施方式不同的是，在本实施方式中，所述天线发射模块10包括：天线单元11和去耦电容12；所述天线单元11的两端通过所述天线开关20与所述三维核磁共振成像仪主体40连接；所述去耦电容12并联在所述天线单元11的两端。
而所述调谐电容组30包括主调谐电容31和至少一个子调谐电容32组30；其中，所述主调谐电容31与所述至少一个子调谐电容32组30并联连接，其中所述子调谐电容32组30中包括有子调谐电容32和与所述子调谐电容32串联的调谐开关33；所述调谐开关33用于控制与其连接的子调谐电容32的工作状态。
具体来说，与前述实施方式类似的是：天线发射模块10具体可由具备核磁共振信号收发功能的电子芯片、微电路、集成电路等组成，其中，天线发射模块10的数量为两个及两个以上；天线开关20可为多种类型的开关，如二极管开关、半导体场效应晶体管开关等；调谐电容组30具体可由多个并联的电容组成，也可由一个可变电容值的电容组成；三维核磁共振成像仪主体40具体可指三维核磁共振成像仪中除去上述结构以外的部分，其包括但不限于控制器、处理器、成像装置等。
为了解决现有技术中存在的采用单一天线发射模块10而导致的发射效率低的问题，本发明中设置有至少两个天线发射模块10，其中，各天线发射模块10设置在同一水平面上，以使可在同一底层深度进行测量。此外，各天线发射模块10可采用沿圆周均匀分布的设置方式，举例来说，若天线发射模块10的数量为3个，则每两个天线发射模块10的之间的夹角可为120度；若天线发射模块10的数量为6个，则每两个天线发射模块10的之间的夹角可为60度；若天线发射模块10的数量为n个，则每两个天线发射模块10的之间的夹角可为360/n度。
各天线发射模块10分别与三位核磁共振成像仪主体连接，在每个天线发射模块10与三维核磁共振成像仪主体40之间还连接有天线开关20，以供三维核磁共振成像仪主体40通过天线开关20控制各天线发射模块10的工作状态。同时，调谐电容组30并联连接在各个天线发射模块10的两端，可用于对各天线发射模块10所发射的核磁共振信号的发射频率进行调谐。
在采用多个天线发射模块10的结构时，由于各天线发射模块10对应的发射频率几乎相同，其彼此之间将会出现核磁共振耦合的现象。此时，信号在耦合作用下的发射频率将发生偏移，这将影响着整个三维核磁共振成像仪的测量准确率。针对上述问题，本发明通过采用各所述天线发射模块10在所述三维核磁共振成像仪主体40的控制下依次发射核磁共振信号的方式以降低甚至消除各天线发射模块10出现的核磁共振耦合现象。
与前述实施方式不同的是，在本实施方式中，由于天线发射模块10包括天线单元11和去耦电容12；所述天线单元11的两端通过所述天线开关20与所述三维核磁共振成像仪主体40连接；所述去耦电容12并联在所述天线单元11的两端。通过设置去耦电容12，使得调谐电容值差值进一步加大，从而更好的减少耦合效应。
调谐电容组30包括主调谐电容31和至少一个子调谐电容32组30；其中，所述主调谐电容31与所述至少一个子调谐电容32组30并联连接，其中所述子调谐电容32组30中包括有子调谐电容32和与所述子调谐电容32串联的调谐开关33；所述调谐开关33用于控制与其连接的子调谐电容32的工作状态，上述的结构使得本实施例提供的三维核磁共振成像仪能够发射多个不同频率的核磁共振信号。
依旧以三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置中包括有三个天线发射模块10为例：
首先，可控制与第一个天线发射模块10相连的天线开关20闭合，控制与第二个天线发射模块10的天线开关20以及与第三个天线发射模块10的天线开关20断开，并控制第一个天线发射模块10开始发射核磁共振信号。当第一个天线发射模块10完成发射，可控制与第二个天线发射模块10相连的天线开关20闭合，控制与第一个天线发射模块10相连的天线开关20以及与第三个天线发射模块10的天线开关20断开，并控制第二个天线发射模块10开始发射核磁共振信号。当第二个天线发射模块10完成发射，可控制与第三个天线发射模块10相连的天线开关20闭合，控制与第一个天线发射模块10相连的天线开关20以及与第二个天线发射模块10的天线开关20断开，并控制第三个天线发射模块10开始发射核磁共振信号。
随后，可控制调谐电容组30的电容值，以使天线发射模块10可发射的核磁共振信号的发射频率发生变化。执行前述的控制天线开关20以使各所述天线发射模块10依次发射变化后的核磁共振信号的步骤。此外，当所述子调谐电容32组30的数量为两个及两个以上时，可再次控制调谐电容组30的电容值，以使天线发射模块10可发射的核磁共振信号的发射频率再次发生变化，其中的各所述子调谐电容32的电容值相同或不同。需要说明的是，子调谐电容32的电容值可根据实际需求自行设置。
优选的，在本实施方式中，所述主调谐电容31的电容值大于各所述子调谐电容32的电容值。通过采用这样的设置，从而使得发射频率在可调节的情况下保持相对稳定。
本发明实施例一提供的三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置，具体设置有至少两个天线发射模块以及调谐电容组；所述至少两个天线发射模块设置在同一水平面上，且各所述天线发射模块沿圆周均匀分布；各所述天线发射模块分别与三维核磁共振成像仪主体40连接，用于在所述三维核磁共振成像仪主体40的控制下依次发射核磁共振信号；所述调谐电容组分别与各所述天线发射模块的两端并联连接，用于调谐所述核磁共振信号的发射频率，从而使得三维核磁共振成像仪在进行对同一地层深度的测量时，能够利用多个天线发射模块依次发射核磁共振信号，降低各天线发射模块的耦合效应，也提高信号发射效率。
本发明实施例二提供了一种三维核磁共振成像仪阵列天线去耦方法，需要说明的是，本发明实施例二提供的三维核磁共振成像仪阵列天线去耦方法可用于上述图1或图2中所述的三维核磁共振成像仪阵列天线去耦装置。
该三维核磁共振成像仪阵列天线去耦方法，包括：
控制各所述天线发射模块依次发射第一预设频率的核磁共振信号；调谐所述各所述天线发射模块中的调谐电容组的电容值，以使各所述天线发射模块能够依次发射第二预设频率的核磁共振信号。
在其中一种可选的实施方式中，当所述调谐电容组中包括有主调谐电容和至少一个子调谐电容组，且所述子调谐电容组中包括有子调谐电容和与所述子调谐电容串联的调谐开关时，所述调谐所述各所述天线发射模块中的调谐电容组的电容值，包括：控制所述至少一个子调谐电容组的调谐开关的开关状态，以使所述调谐电容组的电容值发生改变。
图3为本发明实施例二提供的一种三维核磁共振成像仪阵列天线去耦方法的流程示意图，图3所示，该方法包括：
步骤101、控制各所述天线发射模块依次发射第一预设频率的核磁共振信号；
步骤102、调谐所述调谐电容组的电容值；
步骤103、控制各所述天线发射模块依次发射第二预设频率的核磁共振信号。
需要说明的是，上述三维核磁共振成像仪阵列天线去耦方法的原理和基于的结构可参见实施例一的相应部分本实施例二对此不再进行赘述。
本发明实施例二提供的三维核磁共振成像仪阵列天线去耦方法，具体设置有至少两个天线发射模块以及调谐电容组；所述至少两个天线发射模块设置在同一水平面上，且各所述天线发射模块沿圆周均匀分布；各所述天线发射模块分别与三维核磁共振成像仪主体40连接，用于在所述三维核磁共振成像仪主体40的控制下依次发射核磁共振信号；所述调谐电容组分别与各所述天线发射模块的两端并联连接，用于调谐所述核磁共振信号的发射频率，从而使得三维核磁共振成像仪在进行对同一地层深度的测量时，能够利用多个天线发射模块依次发射核磁共振信号，降低各天线发射模块的耦合效应，也提高信号发射效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。