想直立面为线圈的铺设平面，铺设接收线圈11与预极化线圈12;
[0027]b、电脑I通过串口线控制输出可调的大功率电源2，通过改变其输出电压的大小，来改变在预极化线圈12上的激发电流的大小，即产生不同强度的预极化磁场，通过不同强度磁场的极化，实现距离预极化线圈不同远近水体的探测。
[0028]C、主控制单元6产生7s预极化场极化时间，通过发射桥路驱动3对大功率发射桥路4进行驱动，发射桥路4被驱动后，主控制单元6控制高压切换开关5，使其处于闭合状态，利用大功率电源2产生的输出电压向预极化线圈12施加电流，实现对前方水体的极化；
[0029]d、在极化时，主控制单元6控制Q-swi tch电路8和A/D采集单元10，使其处于断开(不工作)状态，当激发结束后，经过7s，主控制单元6控制发射桥路驱动3使发射桥路4不被驱动，结束对预极化线圈12施加电压。
[0030]e、当结束对预极化线圈12的供电后，预极化线圈12上的能量不会自己迅速消失，通过能释电路13来迅速消耗预极化线圈12上的能量，这段能释时间在15ms内，然后主控制单元6控制Q-swi tch电路8对接收线圈11受到预极化线圈12能量影响产生的振铃现象进行抑制；
[0031]f、放大器电路9对经过Q-switch电路8已经抑制振铃现象的信号进行放大后送至A/D采集单元10，在开始A/D采集之前的Q-swi tch电路的工作时间为5ms，主控制单元6控制A/D采集单元10的采集开始与结束时间，在控制A/D采集单元10采集时不关闭Q-swi tch，A/D采集的时间为3s，A/D采集单元10利用模数转换器将放大器电路H输出的模拟信号转换成数字信号，并将转换后得到的数据送至电脑I，进行数据的显示，之后将Q-switch电路和A/D采集单元都停止，进入一段持续4s的等待时间这是一个工作周期；
[0032]g、重复步骤c到f，进行多次叠加探测直到可以在时域上看出大致的FID信号的趋势)，将多次探测得到的磁共振信号进行叠加与显示，获得准确信息，将数据进行保存；
[0033]h、将步骤g显示与保存的核磁共振信号进行特征参数提取，获得弛豫时间、初始振幅、频率参数，将测得的数据进行反演处理，计算出指定方向上、设定距离、设定区域内的含水量、渗透率水文地质参数，为可能发生的突水、涌泥地质灾害提供预报依据。
[0034]实施例1
[0035]地下全空间核磁共振预极化探测方法是一种利用预极化方式来提高信噪比同时定向探测的方法，先将要探测的水体利用预极化线圈12产生的mT级的远远大于天然地磁场的预极化场来有效的将要探测的水体进行极化，提高水体整体的磁化强度，即提高要探测的核磁信号。然后用接收线圈11接收水体中氢质子能级跃迀回低能级状态而释放出来的大量的具有拉莫尔频率的能量子，同时用Q-switch电路8对振铃现象进行抑制。最后经过A/D采集单元10采集后得到的数据送入电脑I进行显示及存储。
[0036]地下全空间核磁共振预极化探测方法，包括以下步骤:
[0037]a、在测区内选择一探测点，以该探测点的假想直立面为线圈的铺设平面，铺设接收线圈11与预极化线圈12;
[0038]b、电脑I通过串口线控制输出可调的大功率电源2，通过改变其输出电压的大小，来改变在预极化线圈12上的激发电流的大小，即产生不同强度的预极化磁场，通过不同强度磁场的极化，实现距离预极化线圈不同远近水体的探测。
[0039]C、主控制单元6产生7s预极化场极化时间，通过发射桥路驱动3对大功率发射桥路4进行驱动，发射桥路4被驱动后，主控制单元6控制高压切换开关5，使其处于闭合状态，利用大功率电源2产生的输出电压向预极化线圈12施加电流，实现对前方水体的极化；
[0040]d、在极化时，主控制单元6控制Q-swi tch电路8和A/D采集单元10，使其处于断开(不工作)状态，当激发结束后，经过7s，主控制单元6控制发射桥路驱动3使发射桥路4不被驱动，结束对预极化线圈12施加电压。
[0041]e、当结束对预极化线圈12的供电后，预极化线圈12上的能量不会自己迅速消失，通过能释电路13来迅速消耗预极化线圈12上的能量，这段能释时间在15ms内，然后主控制单元6控制Q-swi tch电路8对接收线圈11受到预极化线圈12能量影响产生的振铃现象进行抑制；
[0042]f、放大器电路9对经过Q-switch电路8已经抑制振铃现象的信号进行放大后送至A/D采集单元10，在开始A/D采集之前的Q-swi tch电路的工作时间为5ms，主控制单元6控制A/D采集单元10的采集开始与结束时间，在控制A/D采集单元10采集时不关闭Q-swi tch，A/D采集的时间为3s，A/D采集单元10利用模数转换器将放大器电路H输出的模拟信号转换成数字信号，并将转换后得到的数据送至电脑I，进行数据的显示，之后将Q-switch电路和A/D采集单元都停止，进入一段持续4s的等待时间这是一个工作周期；
[0043]g、重复步骤c到f，进行100次探测，将100次探测得到的磁共振信号进行叠加与显示，获得准确信息，将数据进行保存；
[0044]h、将步骤g显示与保存的核磁共振信号进行特征参数提取，获得弛豫时间、初始振幅、频率参数，将测得的数据进行反演处理，计算出指定方向上、设定距离、设定区域内的含水量、渗透率水文地质参数，为可能发生的突水、涌泥地质灾害提供预报依据。
【主权项】
1.一种地下全空间核磁共振预极化探测装置，其特征在于，是由电脑(I)经输出可调的大功率电源(2)和大功率发射桥路(4)与预极化线圈(12)的一端连接，电脑(I)经主控制单元(6)、发射桥路驱动(3)、大功率发射桥路(4)和高压切换开关(5)与预极化线圈(12)的另一端连接，主控制单元(6)分别与发射桥路驱动(3)、高压切换开关(5)连接、Q-switch电路(8)和A/D采集单元(10)连接，电脑(I)经A/D采集单元(10)、放大器电路(9)、Q-switch电路(8)和配谐电容(7)与接收线圈(11)连接，预极化线圈(12)与能释电路(13)连接构成。2.按照权利要求1所述的地下全空间核磁共振预极化探测装置的探测方法，其特征在于，包括以下步骤: a、在测区内选择一探测点，以该探测点的假想直立面为线圈的铺设平面，铺设接收线圈(11)与预极化线圈(12); b、电脑(I)通过串口线控制输出可调的大功率电源(2)，通过改变其输出电压的大小，来改变在预极化线圈(12)上的激发电流的大小，即产生不同强度的预极化磁场，通过不同强度磁场的极化，实现距离预极化线圈不同远近水体的探测； C、主控制单元(6)产生7s预极化场极化时间，通过发射桥路驱动(3)对大功率发射桥路(4)进行驱动，发射桥路(4)被驱动后，主控制单元(6)控制高压切换开关(5)，使其处于闭合状态，利用大功率电源(2)产生的输出电压向预极化线圈(12)施加电流，实现对前方水体的极化； d、在极化时，主控制单元(6)控制Q-switch电路(8)和A/D采集单元(10)，使其处于断开状态，当激发结束后，经过7s，主控制单元(6)控制发射桥路驱动(3)使发射桥路(4)不被驱动，结束对预极化线圈(12)施加电压； e、当结束对预极化线圈(12)的供电后，预极化线圈(12)上的能量不会自己迅速消失，通过能释电路(13)来迅速消耗预极化线圈(12)上的能量，这段能释时间在15ms内，然后主控制单元(6)控制Q-switch电路(8)对接收线圈(11)受到预极化线圈(12)能量影响产生的振铃现象进行抑制； f、放大器电路(9)对经过Q-switch电路(8)已经抑制振铃现象的信号进行放大后送至A/D采集单元(10)，在开始A/D采集之前的Q-switch电路的工作时间为5ms，主控制单元(6)控制A/D采集单元(10)的采集开始与结束时间，在控制A/D采集单元(10)采集时不关闭Q-switch，A/D采集的时间为3s，A/D采集单元(10)利用模数转换器将放大器电路H输出的模拟信号转换成数字信号，并将转换后得到的数据送至电脑(I)，进行数据的显示，之后将Q-switch电路和A/D采集单元都停止，进入一段持续4s的等待时间这是一个工作周期； g、重复步骤c一 f，进行连续叠加探测，显示连续叠加探测得到的磁共振信号，将获得的准确数据保存； h、将步骤g显示与保存的核磁共振信号进行特征参数提取，获得弛豫时间、初始振幅、频率参数，将测得的数据进行反演处理，计算出指定方向上、设定距离、设定区域内的含水量、渗透率水文地质参数，为可能发生的突水、涌泥地质灾害提供预报依据。
【专利摘要】本发明涉及一种地下全空间核磁共振预极化探测装置及探测方法，是由电脑分别经主控制单元和输出可调的大功率电源与发射桥路驱动、大功率发射桥路、高压切换开关与预极化线圈连接，电脑经A/D采集单元、放大器电路、Q-switch电路和配谐电容与接收线圈连接构成。利用磁场强度远大于天然地磁场的预极化场，提高了探测目标水体的整体磁化强度，从而获得更大的核磁共振信号，解决了强噪声干扰下提取核磁共振信号的难题。预极化磁场的方向可以改变，能够实现定向探测。采用该装置对隧道、矿井等地下工程中的灾害水体进行探测时，可以实现对指定方向、特定距离的区域的灾害水源的含水量大小、含水层厚度的探测，减少由于突水等地质灾害造成的各种事故。
【IPC分类】G01V3/32, G01V3/14
【公开号】CN105549098
【申请号】CN201510917125
【发明人】林君, 杜文元, 林婷婷, 赵静, 万玲
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月11日