连续发射、快速分层探测的核磁共振装置及探测方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于地球物理探测技术领域，尤其是一种连续发射、快速分层探测的核磁共振装置及方法，该装置包括：上位机、主控制器、发射电路以及接收电路；发射电路的储能通过储能电容提供，并通过储能电容与发射桥路连接在发射线圈内产生发射电流，所述储能电容通过继电器组连接主控制器，主控制器通过继电器组设定储能电容的容值；发射电路包括直流电源在主控制器控制下为储能电容充电；发射电路包括桥路驱动器驱动发射桥路；接收电路通过高压继电器的开合来接入或是断开接收线圈，所述高压继电器通过主控制器控制，通过对储能电容一次性充电，而多次连续发射电流，连续采集的方式，减少了充电过程中造成的时间浪费，大大缩短了核磁共振探测的时间。

【技术实现步骤摘要】
连续发射、快速分层探测的核磁共振装置及探测方法
本专利技术属于地球物理探测
，尤其是一种连续发射、快速分层探测的核磁共振装置及方法。
技术介绍
核磁共振探测方法是一种通过在发射线圈中发射一定长度和频率的矩形包络正弦脉冲电流，电流产生磁场激发地下水中氢质子产生能级跃迁，当发射电流撤去时，氢质子回到原来能级，释放出大量具有拉莫尔频率的能量子，接收线圈中感应到核磁共振信号，此方法是一种无破坏直接探测地下水的方法，具有快速、直接等特点，在国内外引起了广泛的关注与应用。核磁共振探测方法通过测量不同激发脉冲矩(发射电流与发射时间)的FID信号，绘制出E0-q曲线，得到地下水相关信息。在发射线圈等效面积一定的情况下，勘探深度主要与激发脉冲矩有关，传统的探测方法一般发射时间是不变的，主要通过改变发射电流来改变探测深度，发射电流I＝U/R，发射线圈的电阻不变，所以通常通过改变发射电压，改变发射电流。发射电压是由大功率高压电源经过储能电容充电升压后给发射桥路，传统的探测过程是储能电容充电一次，发射电流一次，采集接收数据一次，因接收数据需要多次叠加消除电磁干扰，所以进行多次充电-放电-采集的循环，因储能电容充电的速度慢，大大降低了探测的效率。中国专利CN106814400A公开了一种基于阵列逆变充电的核磁共振探水发射装置及工作方法，采用PC机，内置有上位机软件对参数进行设置；MCU主控单元与PC机进行通讯,对阵列逆变电源进行控制；FPGA逻辑控制单元，接受所述MCU主控单元的启动命令，产生的具有拉莫尔频率时序通过驱动模块驱动发射桥路，使得发射桥路工作,将高压直流电信号转变成具有当地拉莫尔频率的高压交变电信号；能释单元，通过MCU主控单元控制,连接激发线圈的储能电容组，在发射结束后根据储能电容组中的剩余电量，通过能释单元将剩余电量进行释放。本专利技术能够保持每次发射激发电压，还能够在多次叠加后保持初始设定电压，而且在减小体积的同时提高对储能电容组的充电效率。中国专利CNIO4216021A公开了一种基于分步式发射的地下核磁共振探测方法。采用的探测装置包括发射线圈、发射上位机、MCU下位机、DC-DC升压电源、储能电容、发射桥路、检测装置以及配谐电容，发射上位机通过串口总线以及通讯接口与MCU下位机相连接，MCU下位机与DC-DC升压电源连接,DC-DC升压电源连接储能电容给储能电容充电，同时MCU下位机通过驱动控制电路连接发射桥路后与储能电容相连接，储能电容通过配谐电容连接发射线圈相连接，同时储能电容通过检测装置检测电压，检测装置的输出端与MCU下位机相连接，检测装置检测发射线圈的电流与MCU下位机相连接,通过对储能电容的一次充电多次发射的模式，提高了探测过程中的工作效率,减少了重复工作的时间。上述专利技术均具有其独到之处，在特殊的应用场合具有较好的应用效果和较高的探测效率，但也存在一些不足之处，基于阵列逆变充电的核磁共振探水发射装置及工作方法，仍是采用传统一次充电、放电、采集的探测模式，只是在采用阵列电源模块的方式持续为储能电容充电，保证持续稳定的发射电压，同时发射后采用放电模块对剩余电压进行释放，此做法仍浪费一定的工作时间，同时放电过程对采集信号的噪声影响有待于进一步测量。一种基于分步式发射的地下核磁共振探测方法，其采用一次充电，多次发射的方式进行探测，但是在发射后又重新对发射电流进行调节，调节配谐电容等，这就在发射和采集过程中加入了多次测量并调整配谐电容的过程，造成了时间的浪费。此外上述两种方法都是在发射时间一定的条件下，通过改变发射电流改变激发脉冲矩，并没有对发射方法提出更新的改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种连续发射、快速分层探测的核磁共振装置及探测方法，解决充电时间太长造成时间浪费，降低了磁共振的探测效率的问题。本专利技术是这样实现的，一种连续发射、快速分层探测的核磁共振装置，该装置包括：上位机、主控制器、发射电路以及接收电路；所述发射电路的储能通过储能电容提供，并通过储能电容与发射桥路连接在发射线圈内产生发射电流，所述储能电容通过继电器组连接主控制器，所述主控制器通过继电器组设定储能电容的容值；所述发射电路包括直流电源在主控制器控制下为储能电容充电；所述发射电路包括桥路驱动器驱动发射桥路；所述接收电路通过高压继电器的开合来接入或是断开接收线圈，所述高压继电器通过主控制器控制；所述主控制器通过直流电源对储能电容进行一次性充电升压，主控制器中产生不同的发射波形序列控制桥路驱动器驱动发射桥路产生不同发射时间长度，在发射线圈中产生不同时长的多次发射电流；所述上位机采集接收电路的数据并通过所述上位机对主控制器进行进行控制。进一步地，所述接收电路还包括前置放大器、滤波器、程控放大器、以及数据采集卡，所述接收线圈的接收的信号经高压继电器，前置放大器，滤波器，程控放大器，以及数据采集卡后连接上位机。进一步地，所述主控制器控制滤波器与程控放大器，主控制器自动调节滤波器的波形带宽与程控放大器的放大倍数，经滤波器及程控放大器后的模拟信号经过数据采集卡传给上位机，上位机检测信号是否在常规信号范围内，反馈命令给主控制器，主控制器则调节滤波器和程控放大器的参数，实现自动调节参数的功能。进一步地，所述发射波形序列包括等带宽的发射波形序列和变带宽的发射波形序列。进一步地，所述等带宽的发射波形序列产生时间长度为40ms频率为1.3～3.7kHz的矩形包络正弦波脉冲电流；所述变带宽的发射波形序列，产生初始带宽设为40ms的矩形包络正弦波脉冲电流，之后带宽逐渐增加，带宽t根据公式求出，其中Δu表示每次下降的电压值，C代表储能电容值，U代表放电电压每次下降的初始化值。进一步地，上位机在一次数据采集存储后，检测是否达到要求放电次数，若未达到则继续发射波形，若达到，则结束。进一步地，所述发射波形序列产生的发射波形下降沿到时，发射停止，主控制器将高压继电器吸合，开始采集，采集完毕后高压继电器断开。一种连续发射、快速分层探测的核磁共振探测方法，该方法包括：据探测深度需求，主控制器通过继电器组设定储能电容的容值；主控制器通过直流电源对储能电容进行一次性充电升压；选择发射波形序列，上位机通过主控制器发射波形序列；发射波形下降沿到时，发射停止，主控制器将高压继电器吸合，开始采集，采集完毕后高压继电器断开；上位机检测数据，判断放大及滤波参数是否合适，若合适进行数据存储，若不合适则通过主控制器调整程控放大器倍数，滤波器带宽后重新进行发射波形；一次数据采集存储后，检测是否达到要求放电次数，若未达到则继续发射波形，若达到，则结束。进一步地，所述发射波形序列包括等带宽的发射波形序列和变带宽的发射波形序列，所述等带宽的发射波形序列产生时间长度为40ms频率为1.3～3.7kHz的矩形包络正弦波脉冲电流；所述变带宽的发射波形序列，产生初始带宽设为40ms的矩形包络正弦波脉冲电流，之后带宽逐渐增加，带宽t根据公式求出，其中Δu表示每次下降的电压值，C代表储能电容值，U代表放电电压每次下降的初始化值。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：本专利技术针对核磁共振探测方法进行一次充电，发射，采集的工作模式中充电时间太长造成时间浪费，降低了核磁共振的探测效率，提出了一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续发射、快速分层探测的核磁共振装置，其特征在于，该装置包括：上位机、主控制器、发射电路以及接收电路；所述发射电路的储能通过储能电容提供，并通过储能电容与发射桥路连接在发射线圈内产生发射电流，所述储能电容通过继电器组连接主控制器，所述主控制器通过继电器组设定储能电容的容值；所述发射电路包括直流电源在主控制器控制下为储能电容充电；所述发射电路包括桥路驱动器驱动发射桥路；所述接收电路通过高压继电器的开合来接入或是断开接收线圈，所述高压继电器通过主控制器控制；所述主控制器通过直流电源对储能电容进行一次性充电升压，主控制器中产生不同的发射波形序列控制桥路驱动器驱动发射桥路产生不同发射时间长度，在发射线圈中产生不同时长的多次发射电流；所述上位机采集接收电路的数据并通过所述上位机对主控制器进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种连续发射、快速分层探测的核磁共振装置，其特征在于，该装置包括：上位机、主控制器、发射电路以及接收电路；所述发射电路的储能通过储能电容提供，并通过储能电容与发射桥路连接在发射线圈内产生发射电流，所述储能电容通过继电器组连接主控制器，所述主控制器通过继电器组设定储能电容的容值；所述发射电路包括直流电源在主控制器控制下为储能电容充电；所述发射电路包括桥路驱动器驱动发射桥路；所述接收电路通过高压继电器的开合来接入或是断开接收线圈，所述高压继电器通过主控制器控制；所述主控制器通过直流电源对储能电容进行一次性充电升压，主控制器中产生不同的发射波形序列控制桥路驱动器驱动发射桥路产生不同发射时间长度，在发射线圈中产生不同时长的多次发射电流；所述上位机采集接收电路的数据并通过所述上位机对主控制器进行控制。2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收电路还包括前置放大器、滤波器、程控放大器、以及数据采集卡，所述接收线圈的接收的信号经高压继电器，前置放大器，滤波器，程控放大器，以及数据采集卡后连接上位机。3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述主控制器控制滤波器与程控放大器，主控制器自动调节滤波器的波形带宽与程控放大器的放大倍数，经滤波器及程控放大器后的模拟信号经过数据采集卡传给上位机，上位机检测信号是否在常规信号范围内，反馈命令给主控制器，主控制器则调节滤波器和程控放大器的参数，实现自动调节参数的功能。4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射波形序列包括等带宽的发射波形序列和变带宽的发射波形序列。5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，所述等带宽的发射波形序列产生时间长度为40ms频率为1.3～3.7kHz的矩形包络正...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘婷婷，尚新磊，滕飞，徐洋，孙忠，季和平，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22