一种分布式磁共振地下水探测装置及探测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种分布式磁共振地下水探测装置及探测方法，该装置包括激发装置、极化装置、搭载阵列式冷线圈传感器的空中接收结构及所属探测线圈。极化发射机通过位置解析模块确定其与机载接收结构的位置，并确定其是否输出。探测中，极化装置首先极化水源，增强磁共振信号幅值；当极化电流快速平稳关断后，激发装置输出瞬时当地拉莫尔频率的脉冲激发水中氢质子；停止激发后，氢质子返回至初始能级，使用阵列式冷线圈传感器采集磁共振信号；最后通过无线模块将该信号传输至手持终端显示并保存。本发明专利技术使用分布式发射结构及阵列式冷线圈对地下水进行探测，具有抗噪性强、多维精细成像、高效率的优点，扩展了地下水勘探范围。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式磁共振地下水探测装置及探测方法
本专利技术属于地球物理勘探技术研究领域，尤其是适用于磁共振地下水多维成像的一种阵列式冷线圈磁共振地下水探测装置及探测方法。
技术介绍
随着经济快速发展以及人口的增长，我国面临着严重的水资源短缺问题。核磁共振测深(MagneticResonanceSounding，MRS)技术因其非侵入式、定性定量的优点被用于地下水探测，并在近些年得到快速发展。然而现有的磁共振探测方法多在地磁场下进行，信号较小从而难以获取有效的磁共振信号；此外在进行大范围多个位置探测时，效率较低。因此，有必要探索和发展适合于精确地下水多维成像的快速探测装置及探测方法。专利CN105353413公开了“一种找水仪器”，是由主机、金属电极和不极化电极组成，主机包括接收器和发射器，发射器与金属电极连通，接收器与不极化电极连通，两者再与勘探区域接通。该专利技术能够获取视电阻率、视极化率、半衰时、衰减度、综合激电参数和偏离度等数据，从而达到探测地下水的目的。专利CN103412341公开了一种“冷线圈核磁共振地下水探测装置及探测方法”，是由计算机经主控单元、发射机与发射线圈连接，主控单元经接收机与冷线圈探头连接，计算机与接收机连接构成。该专利技术采用冷线圈方式提高线圈Q值，提高探头灵敏度，对于矿井和隧道等地下灾害水探测具有重要意义。专利CN107942397公开了一种“用预极化场增强信号幅度的磁共振多通道探测方法及装置”，通过设置多个直流发射线圈、一个直流/交流发射线圈和多个接收线圈，实现磁共振地下水探测。该专利技术能够提升信号幅度，提高探测信噪比，实现电力干扰严重、隧道矿井等高噪声环境下进行非层状水探测。专利CN109814161公开了“一种航空磁共振地下水探测装置及方法”，是由空中系统和地面系统组成，其中，航空飞行器搭载航空磁共振探测系统主机，通过天线拖拽缆与航空磁共振探测发射天线及航空磁共振信号接收天线相连，该专利技术将探测系统搭载至航空飞行器上并挂载小型探测天线，对恶劣地表环境以及快速测量具有重要意义。上述专利技术的一种找水仪器，采用极化电极和不极化电极的方式探测地下水，其需要在探测区域内设计电极，过程复杂，灵活性差，且随着探测范围的增加，电极数量增加较多，破坏地表，影响生态环境；冷线圈核磁共振地下水探测装置采用冷线圈探头作为接收传感器，提高了传感器性能，使其能够灵活应用于矿井隧道等狭窄环境中，但是该方法进行大范围探测时，移动冷线圈探头较为麻烦，效率较低；用预极化场增强信号幅度的磁共振多通道探测方法采用多通道的方式，实现了高噪声地下空间的多维成像，但是该方法需要合理的选择线圈组合方式和数量，布线复杂，且在探测区域较小的地方难以铺设参考线圈，影响实验；一种航空磁共振地下水探测装置将发射装置及接收装置都置于飞行器上，在探测效率上具有较大优势，但是该方法在地磁场环境下进行探测，信号较弱，很难获得准确的地下水信息。
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分布式磁共振地下水探测装置，适用于地下水大范围、高效率、高分辨率探测，既能节省测量时间，又能获取准确的探测结果，对地下水资源的探勘具有重要意义。本专利技术的另一方面提供了一种分布式磁共振地下水探测方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种分布式磁共振地下水探测装置，其特征在于，该装置包括：激发装置，通过激发发射机产生激发磁场，实现地下水的磁共振信号激发；多个极化装置，通过分布式极化发射机产生极化场，增强地下水的磁共振信号强度；空中接收装置，通过吊装在无人机下的阵列式冷线圈传感器以及多通道接收机采集地下水磁共振信号；无线模块，通过激发装置、多个极化装置和空中接收装置中各自所属的无线模块，共同控制整体分布式探测装置的精确对时以及时序控制；控制装置，包括第一无线模块、主控及显示单元，主控单元用于配置探测装置工作状态及参数，通过第一无线模块进行通信后，并回收空中装置采集到的磁共振信号数据，并进行显示。进一步地，所述激发装置包括激发发射机、第二无线模块以及激发线圈：激发发射机，包括激发控制模块和交流激发模块，激发控制模块控制交流激发模块的输出，激发控制模块通过第二无线模块与控制装置通讯，在控制装置控制下，通过交流激发模块在激发线圈上输出激发电流；激发线圈，通过激发发射机在激发线圈上输出激发电流；第二无线模块，与激发发射机连接，并与控制装置通信，按照设定时序完成探测任务，同时控制激发发射机的输出参数。进一步地，所述极化装置包括：极化发射机，包括极化控制模块、极化模块以及第二位置解析模块，第一位置解析模块控制极化控制模块，进一步控制极化模块的输出，并通过无线模块接收控制装置控制，在极化线圈上输出极化电流。进一步地，多个极化装置组成结构均相同，铺设在不同的探测区域，与控制装置进行通信并受其控制，探测范围继续增大时，可继续增加设置极化装置。进一步地，所述空中接收装置包括：阵列式冷线圈传感器，吊于无人机下方，通过导线与多通道接收机连接，用于地下水磁共振信号接收；无人机，用于搭载阵列式冷线圈传感器及多通道接收机，在探测过程中，按照规划的测线，实现上述探测仪器的快速移动；多通道接收机，包括接收控制模块、接收模块、以及第一位置解析模块，第二位置解析模块控制接收控制模块，进一步控制接收模块，多通道接收机与阵列式冷线圈传感器连接，采集阵列式冷线圈传感器获取的磁共振信号并保存；第三无线模块，与多通道接收机连接，控制多通道接收机的采集参数，同时与控制装置双向通讯，受控制装置控制，并将获取的磁共振信号传输至第控制装置。进一步地，位置解析模块的位置解析过程包括：位置解析模块开始解析阵列式冷线圈传感器与每个极化线圈的相对位置，当阵列式冷线圈传感器处于对应极化线圈的作用范围时，该位置的极化发射机和多通道接收机进入待输出状态，不在该位置的其他极化发射机继续待机。7、按照权利要求1所述的一种分布式磁共振地下水探测装置，其特征在于：激发发射机中，产生所需的交变电流为1A-400A，持续时间为10-80ms；多个极化发射机的极化电流均为200A，持续时间为4-8s；多通道接收机采集时间为1000ms。8、按照权利要求1所述的一种分布式磁共振地下水探测装置，其特征在于，阵列式冷线圈传感器包括阵列式冷线圈传感器外壳，包括上盖和下部结构，用于放置阵列差分线圈和阵列耐低温传感器，液氮灌入后盖上上盖；阵列差分线圈，由九个圆形差分线圈组成，分别放入阵列式冷线圈传感器下部结构的槽内，用与磁共振信号的感应；阵列耐低温传感器，与所属的差分线圈连接，也放入阵列式冷线圈传感器下部结构的槽内，用于对磁共振信号的初级放大；液氮，灌入阵列式冷线圈传感器内部，达到制冷效果。一种联合地电场与极化场的磁共振油气探测方法，包括以下步骤：步骤1、根据勘探区域合理布设激发装置和多个极化装置，连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式磁共振地下水探测装置，其特征在于，该装置包括：/n激发装置，通过激发发射机产生激发磁场，实现地下水的磁共振信号激发；/n多个极化装置，通过分布式极化发射机产生极化场，增强地下水的磁共振信号强度；/n空中接收装置，通过吊装在无人机下的阵列式冷线圈传感器以及多通道接收机采集地下水磁共振信号；/n无线模块，通过激发装置、多个极化装置和空中接收装置中各自所属的无线模块，共同控制整体分布式探测装置的精确对时以及时序控制；/n控制装置，包括第一无线模块、主控及显示单元，主控单元用于配置探测装置工作状态及参数，通过第一无线模块进行通信后，并回收空中装置采集到的磁共振信号数据，并进行显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种分布式磁共振地下水探测装置，其特征在于，该装置包括：
激发装置，通过激发发射机产生激发磁场，实现地下水的磁共振信号激发；
多个极化装置，通过分布式极化发射机产生极化场，增强地下水的磁共振信号强度；
空中接收装置，通过吊装在无人机下的阵列式冷线圈传感器以及多通道接收机采集地下水磁共振信号；
无线模块，通过激发装置、多个极化装置和空中接收装置中各自所属的无线模块，共同控制整体分布式探测装置的精确对时以及时序控制；
控制装置，包括第一无线模块、主控及显示单元，主控单元用于配置探测装置工作状态及参数，通过第一无线模块进行通信后，并回收空中装置采集到的磁共振信号数据，并进行显示。


2.根据权利要求1所述的一种分布式磁共振地下水探测装置，其特征在于，所述激发装置包括激发发射机、第二无线模块以及激发线圈：
激发发射机，包括激发控制模块和交流激发模块，激发控制模块控制交流激发模块的输出，激发控制模块通过第二无线模块与控制装置通讯，在控制装置控制下，通过交流激发模块在激发线圈上输出激发电流；
激发线圈，通过激发发射机在激发线圈上输出激发电流；
第二无线模块，与激发发射机连接，并与控制装置通信，按照设定时序完成探测任务，同时控制激发发射机的输出参数。


3.根据权利要求1所述的一种分布式磁共振地下水探测装置，其特征在于，所述极化装置包括：
极化发射机，包括极化控制模块、极化模块以及第二位置解析模块，第一位置解析模块控制极化控制模块，进一步控制极化模块的输出，并通过无线模块接收控制装置控制，在极化线圈上输出极化电流。


4.根据权利要求1所述的一种分布式磁共振地下水探测装置，其特征在于，多个极化装置组成结构均相同，铺设在不同的探测区域，与控制装置进行通信并受其控制，探测范围继续增大时，可继续增加设置极化装置。


5.根据权利要求1所述的一种分布式磁共振地下水探测装置，其特征在于，所述空中接收装置包括：
阵列式冷线圈传感器，吊于无人机下方，通过导线与多通道接收机连接，用于地下水磁共振信号接收；
无人机，用于搭载阵列式冷线圈传感器及多通道接收机，在探测过程中，按照规划的测线，实现上述探测仪器的快速移动；
多通道接收机，包括接收控制模块、接收模块、以及第一位置解析模块，第二位置解析模块控制接收控制模块，进一步控制接收模块，多通道接收机与阵列式冷线圈传感器连接，采集阵列式冷线圈传感器获取的磁共振信号并保存；
第三无线模块，与多通道接收机连接，控制多通道接收机的采集参数，同时与控制装置双向通讯，受控制装置控制，并将获取的磁共振信号传输至第控制装置。


6.根据权利要求3或5所述的一种分布式磁共振地下水探测装置，其特征在于，
位置解析模块的位置解析过程包括：
位置解析模块开始解析阵列式冷线圈传感器与...

【专利技术属性】
技术研发人员：林婷婷，周坤，陈超，王鹏飞，张洋，万玲，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22