基于无线网络的地下全波核磁共振探测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于无线网络的地下全波核磁共振探测装置。是由发射机上位机平台通过网口线与无线网络数据收发单元、无线网络天线连接，发射机上位机平台通过串口总线与发射机、发射线圈连接，接收机上位机平台通过串口总线与接收机、接收线圈连接，接收机上位机平台通过网口线与无线网络接收节点连接，无线网络接收节点连接至经无线网络收发天线产生的无线网络连接构成。在地下工程中应用全波采集的方式接收核磁共振信号，补充了地下探测前方水体的信号及噪声的全波数据，提高了地下探测水体数据采集的完整性，为后期数据处理提供更的丰富的依据。

Underground full wave nuclear magnetic resonance detecting device based on wireless network

The invention relates to an underground full wave nuclear magnetic resonance detecting device based on a wireless network. The transmitter is connected by the PC platform through the network port line and wireless data transceiver unit, wireless antenna, transmitter PC platforms connected by serial bus and transmitter, transmitter, receiver PC platforms connected by serial bus and the receiver, the receiving coil, the receiver PC platform through the network port line is connected with the wireless network node the wireless network, the wireless network is connected to the receiving node through the wireless network of connected antenna. Application of full wave acquisition in the underground engineering way to receive NMR signals, added a full wave data signal and noise detection in front of the underground water, improve the integrity of the underground water detection data acquisition, provide a more abundant basis for data processing.

【技术实现步骤摘要】
基于无线网络的地下全波核磁共振探测装置
本专利技术涉及一种地球物理勘探设备，尤其是基于无线网络的核磁共振原理的地下全波核磁共振探测装置。
技术介绍
核磁共振(MRS，MagneticResonanceSounding)探测方法是一种非破坏性直接探测地下水的地球物理勘探方法。随着近年来中国地下工程的建设蓬勃发展，交通隧道、水利水电及矿山能源工程等建设埋深愈来愈大，深部地质环境赋存的高地应力和高水压条件，导致施工过程中面临的岩爆和突水突泥问题愈加严峻。能否准确探测地下工程中的水体是预防地下工程事故的重中之重。但是，目前并没有仪器能够在地下通过全波测量方式实现核磁共振探测方法。CN102062877公开了一种“对前方水体超前探测的核磁共振探测装置及探测方法”，是由计算机通过串口总线分别与系统控制器、大功率电源、信号采集单元相连，系统控制器经桥路驱动器、大功率H型发射桥路和配谐电容与发射线圈连结构成；再与现有技术相比对前方是否存在含水体，以及含水体的含水量大小等信息。此种方法能够对地下工程中前方水体进行测量，但发射部分与接收部分集于一体，测量过程复杂，测量范围有限，难以实现对地下水体的精确定位。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制总线经H桥路与配谐电容、发射线圈和二极管连接构成。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。此种方法提高了探测效率、精度和水平分辨率，但是，应用在地下工程中，电缆繁杂的地面核磁共振方法并不能准确的对地下水体分布情况进行估计。无线通信(WirelessCommunication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。采用IEEE802.11a标准的无线局域网技术具有传统局域网无法比拟的灵活性。其通信范围不受环境条件的限制，网络的传输范围大大拓宽，最大传输范围可达到几十公里。伴随着无线网络的迅猛发展，不用架线、灵活性强等优点的无线网已深入到人们生活和工作的各个方面，包括日常使用的手机、无线电话等，其中3G、WLAN、UWB、蓝牙、宽带卫星系统等都是无线网络通信技术的具体应用。地下全波核磁共振探测装置需要在狭小的地下空间内实现发射系统稳定、接收系统可精确移动摆放、以及全波数据采集与传送，需要快速无距离限制传输核磁共振接收站采集的全波数据。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足之处，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种基于无线网络的地下全波核磁共振探测装置及探测方法，实现在地下工程狭小空间中进行探测，提高了地下水体探测的灵活性和实用性。本专利技术的目的通过以下技术方案实现的：一种基于无线网络的地下全波核磁共振探测装置，该装置包括：发射线圈；接收线圈；发射机,与发射线圈连接，用于发出控制发射线圈以交变电流发射激发信号，并将该激发信号的同步信号通过无线发射端发射；发射机上位机平台，与发射机通过串口总线连接，设置发射机的相关参数；接收机，与接收线圈连接，用于接收接收线圈感应到的氢质子产生的核磁共振信号，并通过无线同步信号接收端接收发射机发射的带有同步信号的信息，提取同步信号发射时序，并计算接收时序用于核磁共振信号的采集；接收机上位机平台，通过串口总线与接收机连接，设置接收机参数，通过接收机接收检测到的核磁共振信号并存储；所述接收机上位机平台通过网口线连接有无线网络接收节点；无线网络数据收发单元，通过网口线与发射机上位机平台连接以及连接无线网络天线，该无线网络数据收发单元产生网络信号与无线网络接收节点实现无线通讯连接，使得接收机上位机平台与发射机上位机平台之间数据共享。进一步地，所述的无线网络数据收发单元包括由数据传送接口与数模转换器、功率放大器、编码器依次连接组成的信号发送线路，由解码器与滤波器、模数转换器、转换开关依次连接构成的信号接收线路。进一步地，所述的发射机包括发射通讯接口、发射时序控制卡、驱动电路、发射桥路、配谐电容、大功率电源、电源控制卡以及无线同步信号发射端，其中发射通讯接口，用于与发射机上位机平台通讯连接；发射时序控制卡接收发射机上位机平台的控制指令，并根据控制指令计算出发射时间和接收同步信号时间，发出接收同步信号和发出发射时序信号的控制信号；驱动电路接收发射时序信号的控制信号进行转化进而控制发射桥路将大功率电源事先在储能电容中储备的直流电压通过配谐电容控制发射线圈以交变电流发射，同时发射时序控制卡将接收同步信号通过无线同步信号发射端加载在特定无线波段向外发射。进一步地，所述接收机包括接收通讯接口、无线同步信号接收端、接收时序控制卡、全波采集卡、继电器、匹配网络以及信号放大器，其中，接收时序控制卡通过接收通讯接口与接收机上位机平台连接接收控制指令，计算出继电器延时时间和采集控制延时时间，接收时序控制卡的一输出端连接继电器，一输入端连接无线同步信号接收端，接收时序控制卡通过无线同步信号接收端接收同步信号并在同步信号的触发下通过继电器控制接收线圈接收信号，接收的信号通过匹配网络以及信号放大器进入全波采集卡内进行信号的采集，全波采集卡通过接收通讯接口输出至接收机上位机平台。进一步地，所述全波采集卡的输入端接入接收时序控制卡的接口，通过同步信号的触发，控制全波采集卡进行数据的采集。进一步地，所述发射时序控制卡的控制过程：接收发射机上位机平台的控制指令，根据控制指令计算出发射时间和接收同步信号时间；开始计时，并比较计时结果与计算的接收同步信号时间，当计时结果与同步信号时间相同时，完成接收同步信号的产生，向无线同步信号发射端发出同步信号信息；同时，开始计时，并与设定的发射时间比较，当计时结果与发射时间相同时，完成发射时序信号的产生，向驱动电路发出指令，控制发射线圈发出变电流发射。进一步地，所述接收时序控制卡的控制过程为：接收来自接收机上位机平台的控制指令，计算出继电器延时时间和采集控制延时时间；有同步信号输入时，开始计时，并比较延时计时结果与计算的采集控制延时时间，当计时结果与采集延时时间相同时，发出采集控制信号，进行数据的采集；同时开始计时，并比较延时计时结果与计算的继电器控制延时时间，当计时结果与继电器延时时间相同时，向继电器发出继电器控制信号。本专利技术具有如下的优点及有益效果：本专利技术依据核磁共振探测原理，在地下工程中应用全波采集的方式接收核磁共振信号，补充了地下探测前方水体的信号及噪声的全波数据，提高了地下探测水体数据采集的完整性，为后期数据处理提供更丰富的依据。发射机与接收机完全独立，且无电缆连接，两者仅通过无线同步收发终端和无线网络传输信号与数据，简化了整体系统的连接步骤和操作方式。接收机与发射机之间可以任意调整无距离限制，方便在地下工程狭小空间中进行探测，提高了地下水体探测的灵活性和实用性，能有效测量地下工程中的前方水体，能够成为地下工程中发生突水、涌泥等地质灾害预报的根据。附图说明图1是本专利技术实施例中基于无线网络的地下全波核磁共振探测装置结构示意图；图2是图1中发射机的模块结构框图；图3是图1中接收机的模块结构框图；图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线网络的地下全波核磁共振探测装置，其特征在于，该装置包括：发射线圈；接收线圈；发射机,与发射线圈连接，用于发出控制发射线圈以交变电流发射激发信号，并将该激发信号的同步信号采用TTL电平加载在电波中通过无线发射端发射；发射机上位机平台，与发射机通过串口总线连接，设置发射机的相关参数；接收机，与接收线圈连接，通过无线同步信号接收端接收发射机发射的带有同步信号的信息，提取同步信号发射时序，并计算发射时序用于控制核磁共振信号的采集，接收接收线圈感应到的氢质子产生的核磁共振信号；接收机上位机平台，通过串口总线与接收机连接，设置接收机参数，通过接收机接收检测到的核磁共振信号并存储；所述接收机上位机平台通过网口线连接有无线网络接收节点；无线网络数据收发单元，通过网口线与发射机上位机平台连接以及连接有无线网络天线，该无线网络数据收发单元产生网络信号与无线网络接收节点实现无线通讯连接，使得接收机上位机平台与发射机上位机平台之间数据共享；所述的无线网络数据收发单元包括由数据传送接口与数模转换器、功率放大器、编码器依次连接组成的信号发送线路，由解码器与滤波器、模数转换器、转换开关依次连接构成的信号接收线路；所述的发射机包括发射通讯接口、发射时序控制卡、驱动电路、发射桥路、配谐电容、大功率电源、电源控制卡以及无线同步信号发射端，其中发射通讯接口，用于与发射机上位机平台通讯连接；发射时序控制卡接收发射机上位机平台的控制指令，并根据控制指令计算出发射时间和同步信号时间，发出接收同步信号和发射时序信号的控制信号；驱动电路接收发射时序信号的控制信号进行转化进而控制发射桥路将大功率电源事先在储能电容中储备的直流电压通过配谐电容控制发射线圈以交变电流发射，同时发射时序控制卡将同步信号通过无线同步信号发射端加载在特定无线波段向外发射。...

【技术特征摘要】
1.一种基于无线网络的地下全波核磁共振探测装置，其特征在于，该装置包括：发射线圈；接收线圈；发射机,与发射线圈连接，用于发出控制发射线圈以交变电流发射激发信号，并将该激发信号的同步信号采用TTL电平加载在电波中通过无线发射端发射；发射机上位机平台，与发射机通过串口总线连接，设置发射机的相关参数；接收机，与接收线圈连接，通过无线同步信号接收端接收发射机发射的带有同步信号的信息，提取同步信号发射时序，并计算发射时序用于控制核磁共振信号的采集，接收接收线圈感应到的氢质子产生的核磁共振信号；接收机上位机平台，通过串口总线与接收机连接，设置接收机参数，通过接收机接收检测到的核磁共振信号并存储；所述接收机上位机平台通过网口线连接有无线网络接收节点；无线网络数据收发单元，通过网口线与发射机上位机平台连接以及连接有无线网络天线，该无线网络数据收发单元产生网络信号与无线网络接收节点实现无线通讯连接，使得接收机上位机平台与发射机上位机平台之间数据共享；所述的无线网络数据收发单元包括由数据传送接口与数模转换器、功率放大器、编码器依次连接组成的信号发送线路，由解码器与滤波器、模数转换器、转换开关依次连接构成的信号接收线路；所述的发射机包括发射通讯接口、发射时序控制卡、驱动电路、发射桥路、配谐电容、大功率电源、电源控制卡以及无线同步信号发射端，其中发射通讯接口，用于与发射机上位机平台通讯连接；发射时序控制卡接收发射机上位机平台的控制指令，并根据控制指令计算出发射时间和同步信号时间，发出接收同步信号和发射时序信号的控制信号；驱动电路接收发射时序信号的控制信号进行转化进而控制发射桥路将大功率电源事先在储能电容中储备的直流电压通过配谐电容控制发射线圈以交变电流发射，同时发射时序控制卡将同步信号通过无线同步信号发射端加载在特定无线波段向外发射。2.按照权利要求1所述的基于无线网络的地下全波核磁共振探测装置，其特征在于，所述接...

【专利技术属性】
技术研发人员：易晓峰，段清明，林君，曹桂欣，范铁虎，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22