一种核磁共振与瞬变电磁一体化探测仪器及工作方法与流程

文档序号:11825619阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种核磁共振与瞬变电磁一体化探测仪器,其特征是:包括主机、发射线圈、接收探头以及上位机系统,主机包括输出核磁共振激发脉冲和瞬变电磁激发脉冲的发射模块,采集核磁共振与瞬变电磁两种响应信号的接收模块,实现上位机系统与主机控制模块之间的指令与数据交互的通信模块,控制接收模块、发射模块和通信模块的控制模块,以及进行供电的电源模块;

所述发射模块向发射线圈提供脉冲输出,所述接收模块对接收探头采集的信号进行前置滤波放大处理,并将处理后的信号传输给控制模块,实现核磁共振与瞬变电磁激发脉冲的发射与响应信号的接收。

2.如权利要求1所述的一种核磁共振与瞬变电磁一体化探测仪器,其特征是:所述发射线圈包括线圈支架和发射导线,线圈支架上设置有发射线圈,发射模块接收上位机的发射命令,控制发射线圈发射瞬变电磁激发脉冲和核磁共振激发脉冲。

3.如权利要求1所述的一种核磁共振与瞬变电磁一体化探测仪器,其特征是:所述线圈支架外部轮廓为正方形,支架内部为米字型结构,支架上设置有九个用于固定接收探头的探头固定孔,探头固定孔均匀分布在米字型结构支架上,能够进行多探头阵列式接收。

4.如权利要求1所述的一种核磁共振与瞬变电磁一体化探测仪器,其特征是:所发射的核磁共振激发脉冲是拉莫尔频率下的双极性周期方波脉冲;所发射的瞬变电磁激发脉冲是占空比可调的双极性矩形波脉冲。

5.如权利要求1所述的一种核磁共振与瞬变电磁一体化探测仪器,其特征是:所述发射导线上设置有分段接头,通过改变发射导线的长度发射线圈的匝数进行灵活调整。

6.如权利要求1所述的一种核磁共振与瞬变电磁一体化探测仪器,其特征是:所述主机的控制模块包括主机MCU、时钟电路以及自检电路,其中,所述时钟电路为主机MCU提供工作所需的时钟频率,自检电路实现系统的开机自检,并将自检的结果上传到上位机。

7.一种基于如权利要求1-6中任一项所述仪器的工作方法,其特征是:包括以下步骤:

(1)使用方波核磁共振激发脉冲激发水中的核磁共振响应:根据测量的地磁场磁感应强度计算发射脉冲的发射频率,使用方波核磁共振激发脉冲激发水中的核磁共振响应,发射模块中的触发电路根据所接收到的发射序列控制发射桥路中的IGBT的导通与关断;

(2)隧道突水突泥核磁共振响应信号采集与提取:脉冲关断后控制模块中向接收模块和接收探头发送信号采集命令,对所采集的核磁共振响应信号进行初步滤波,采集信号输入到接收模块的模数转换电路完成信号的数字化;

(3)隧道突水突泥瞬变电磁响应信号采集与提取:瞬变电磁发采用占空比可调的双极性矩形波脉冲激发,正向或反向激发脉冲关断后,控制模块向接收模块和接收探头发送信号采集命令,对所采集的核磁共振响应信号进行滤波,进行处理。

8.如权利要求7所述的工作方法,其特征是:所述步骤(1)中,发射频率为拉莫尔频率的双极性周期方波脉冲对隧道掌子面前方水体中的氢质子进行核磁共振激发;

控制模块根据所计算的发射频率生成一个发射序列并将其发送给发射模块,发射模块中的触发电路根据所接收到的发射序列控制发射桥路中的IGBT的导通与关断。

9.如权利要求7所述的工作方法,其特征是:所述步骤(1)中,方波脉冲频率是测区内水中氢质子的拉莫尔频率,脉冲形态是双极性的周期方波脉冲,脉冲的频谱仅存在基波分量与奇次谐波分量。

10.如权利要求7所述的工作方法,其特征是:所述步骤(2)中,控制模块对信号进行滤波处理提取出窄带的核磁共振响应信号的包络信号,响应信号通过通信模块上传至上位机系统储存并记录。

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