专利名称：地面核磁共振信号源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用地面核磁共振技术直接找水的信号发生装置，具体 是涉及到模拟地面核磁共振信号的装置。
背景技术：
目前，唯一能直接探测地下水的地球物理方法就是地面核磁共振法。它利用
了氢原子内的质子在一定条件下可以产生核磁共振信号的特征，采集和分析丽R (Nuclear Magnetic Resonance)信号的变化规律以实现对地下水的直接探测。 地面核磁共振信号是一个振幅按指数规律衰减的正弦信号
￡(0 = ￡。. cos(2;r / J +必).exp[-f /《]
其中，^是初始信号振幅，7T是衰减时间常数，/是拉莫尔(Larmor)频率， A是初始相位。这些参数直接与含水层的地质情况相对应初始振幅对应含水 量的大小，衰减时间常数对应有效孔隙度的大小，拉莫尔频率对应当地地磁场的 大小，初始相位反应地下导电性情况。
CN01278229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，该第一开关的号端串接一变 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 明将核磁共振的方法应用与地下水层的探测中，设计了适用于找水的核磁共振探 测仪器。上述发明的核磁共振仪及其方法具有较高的测量精度，单点测量精确， 但都有一个共同的不足，那就是测量每一个点的时间较长，耗费较多，难以实现 线上测量或面上测量。
现有的地面核磁共振信号的初始振幅是纳伏级，且持续时间极短，普通的信 号发生器是不能产生这种信号的。现有的任意波形发生器，像HP33120, AFG310 等，虽然能构建复杂的自定义波形。但是，这些仪器往往比较昂贵，也不能满足 测试核磁共振找水仪的要求，既不能同步触发，又持续时间较长，不能模拟野外 环境加入噪声等。 发明内容
本实用新型的目的就在于针对现有技术的不足，提供一种既不能同步触发， 又持续时间较长，还能模拟野外环境加入噪的地面核磁共振信号源。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的
上位机经串口转换器2与单片机MCU5的串口中断连接，按键3和光耦4与单片机MCU5的外部中断连接，单片机MCU5的[P0] 口经模转换器I 7与模转换器II10连接，稳压电源6与模转换器I7连接，单片机MCU5的[P0]口还经可编程逻辑器件8、数据存储器9与模转换器ni0连接，单片机MCU5的[P2]口经可编程逻辑器件8、数据存储器9与模转换器ni0连接，单片机MCU5的[P1]口经可编程逻辑器件8、数据存储器9、低通滤波器11与输出12连接构成。
本实用新型的目的还可以通过以下技术方案实现
可编程逻辑器件8是由一个相位累计器13经反向三态门14、正向三态门I 15、正向三态门I116、正向三态门III17和与门18连接组成，单片机MCU5的[P13—P16]口经反向三态门14与数据存储器地址线[A1—A16]连接，单片机MCU5的[P17] 口分别与反向三态门14和正向三态门I 15、正向三态门II16连接；单片机MCU5的[P2]口经正向三态门I 15与数据存储器地址线[A9—A16]连接；单片机MCU5的[P0]口经正向三态门ni6与数据存储器地址线[Al—A8]连接，单片机MCU5的[P0]口还经正向三态门III17与数据存储器数据线线[A0—A7]连接；单片机MCU5的[ALE]和[P17]经与门18与三态门mi7连接构成。
有益效果该装置能同步触发产生标准的和带噪声的核磁共振信号，可调节输出信号的初始振幅、衰减时间常数、频率和初始相位，方便地测试和标定核磁共振找水仪，信号输出稳定，重复性好。
图l为地面核磁共振信号源结构框图。图2为可编程逻辑器件8结构框图。
1上位机，2RS232串口转换器，3按键，4光耦输入，5单片机MCU， 6稳压电源，7模转换器I ， 8可编程逻辑器件，9数据存储器，10模转换器II，11低通滤波器，12.输出信号，13相位累加器，14、反向三态门，15正向三态门I, 16正向三态门n， 17正向三态门III， 18与门。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。上位机经串口转换器2与单片机MCU5的串口中断连接，按键3和光耦4与单片机MCU5的外部中断连接，单片机MCU5的[P0] 口经模转换器I 7与模转换器II10连接，稳压电源6与模转换器I7连接，单片机MCU5的[P0]口还经可编程逻辑器件8、数据存储器9与模转换器II10连接，单片机MCU5的[P2]口经可编程逻辑器件8、数据存储器9与模转换器II10连接，单片机MCU5的[P1]口经可编程逻辑器件8、数据存储器9、低通滤波器11与输出12连接构成。
可编程逻辑器件8是由一个相位累计器13经反向三态门14、正向三态门I 15、正向三态门I116、正向三态门III17和与门18连接组成，单片机MCU5的[P13—P16]口经反向三态门14与数据存储器地址线[A1—A16]连接，单片机MCU5的[P17] 口分别与反向三态门14和正向三态门I 15、正向三态门II16连接；单片机MCU5的[P2]口经正向三态门I 15与数据存储器地址线[A9—A16]连接；单片机MCU5的[P0]口经正向三态门II 16与数据存储器地址线[A1—A8]连接，单片机MCU5的[P0] 口还经正向三态门III17与数据存储器数据线线[A0—A7]连接；单片机MCU5的[ALE]和[P17]经与门18与三态门III17连接构成。
上位机1中产生标准的或带噪声的地面核磁共振信号数据，通过串口转换器2、单片机MCU5和可编程逻辑器件8下载到数据存储器9中，单片机MCU5的[P17]作为总线控制，总线控制信号为高时，反向三态门14处于高组态，而正向三态门I 15和正向三态门ni6处于导通状态，单片机MCU5的[ALE]和[P17]经过与门18与正向三态门III17相连，实现分时导通，从而使单片机MCU5与数据存储器9形成接口电路。数据存储器9采用非易失性大容量高速存储器，保存要产生的信号数据，优点在于掉电保存数据，不用重复下载。
要产生信号时，先将核磁共振信号的各项参数通过上位机1和串口转换器2写入到单片机MCU5中，其中幅度参数写入到数模转换器I 7中，稳压电源6为数模转换器I 7提供基准电源，数模转换器I 7的输出为数模转换器II 10提供基准电源，使得数模转换器II10输出的最大值受到数模转换器I7的控制，从而实现实时精细调整信号源的输出幅度。频率控制在输入时钟的控制下从单片机5的[P13]口串行写入到相位累计器13中。当产生信号时，单片机MCU5的[P17]口总线切换信号为低，反向三态门14处于导通状态，正向三态门I 15、正向三态门II16和正向三态门IIln处于高组态，单片机MCU5的[P14] 口发出开始累加信号，相位累加器13开始累加，并将结果输出到数据存储器9的地址线上，寻址后得到的幅度输入到数模转换器IUO中，数模转换器IIIO的输出结果再经过低通滤波器ll送入输出12，通过改变频率控制改变输出波形的频率和初始相位。
触发形式有三种，可通过上位机1和串口转换器2控制触发，实现单次触发或连续触发；或通过按键3控制触发；还可以通过光耦4与其它仪器实现同步触发。
权利要求1、一种地面核磁共振信号源，其特征在于，上位机经串口转换器(2)与单片机MCU(5)的串口中断连接，按键(3)和光耦(4)与单片机MCU(5)的外部中断连接，单片机MCU(5)的[P0]口经模转换器I(7)与模转换器II(10)连接，稳压电源(6)与模转换器I(7)连接，单片机MCU(5)的[P0]口还经可编程逻辑器件(8)、数据存储器(9)与模转换器II(10)连接，单片机MCU(5)的[P2]口经可编程逻辑器件(8)、数据存储器(9)与模转换器II(10)连接，单片机MCU(5)的[P1]口经可编程逻辑器件(8)、数据存储器(9)、低通滤波器(11)与输出(12)连接构成。
2、 按照权利要求l所述的地面核磁共振信号源，其特征在于，可编程逻辑器 件(8)是由一个相位累计器(13)经反向三态门(14)、正向三态门I (15)、 正向三态门II (16)、正向三态门III (17)和与门(18)连接组成，单片机MCU(5)的[P13—P16]口经反向三态门(14)与数据存储器地址线[A1—A16]连接， 单片机MCU (5)的[P17]口分别与反向三态门(14)和正向三态门I (15)、正向 三态门II (16)连接；单片机MCU (5)的[P2]口经正向三态门I (15)与数据存 储器地址线[A9—A16]连接；单片机MCU (5)的[P0] 口经正向三态门II (16)与 数据存储器地址线[A1—A8]连接，单片机MCU(5)的[P0]口还经正向三态门IIK17) 与数据存储器数据线线[AO—A7]连接；单片机MCU(5)的[ALE]和[P17]经与门(18) 与三态门III (17)连接构成。
专利摘要本实用新型涉及一种利用地面核磁共振技术直接找水的信号发生装置，具体是涉及到模拟地面核磁共振信号源。该装置是由上位机经串口转换器与单片机的串口中断连接，按键和光耦与单片机的外部中断连接，单片机经模转换器I与模转换器II连接，单片机经可编程逻辑器件、数据存储器与模转换器II连接，单片机经可编程逻辑器件、数据存储器、低通滤波器与输出连接构成。该装置能同步触发产生标准的和带噪声的核磁共振信号，可调节输出信号的初始振幅、衰减时间常数、频率和初始相位，方便地测试和标定核磁共振找水仪，信号输出稳定，重复性好。
文档编号G01V3/14GK201278026SQ20082007267
公开日2009年7月22日 申请日期2008年10月30日 优先权日2008年10月30日
发明者任胜男, 浩 卢, 君 林, 段清明, 蒋川东 申请人:吉林大学