[发明专利]基于阵列逆变充电的核磁共振探水发射装置及工作方法

说明书

本发明为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。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。本发明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。

技术领域

本发明属于地球物理勘探设备领域，尤其是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。

背景技术

在地面核磁共振找水过程中，发射装置作为激发磁共振场的核心设备之一，具有大功率、精准、快速的发射脉冲等特点，在核磁共振地下探水过程中，一般是通过增大激发脉冲矩来改变探测深度，激发脉冲矩为q＝I₀*τ_p，而I₀和τ_p分别为发射电流脉冲幅值和发射持续时间，发射时间通常是不变的，而增加激发脉冲矩主要靠增加发射电流，也就是增加大功率电源的电压。因此，为了获得更深层的水文信息，就需要发射装置提供更大的电压。而在实际探测过程中，由于探测地点周围电磁环境复杂，噪声干扰严重，就需要进行多次叠加发射，来提高信噪比，进而得到可用的核磁共振信号，但是每次叠加均需要达到较高的发射电压，对储能电容充电均需要数十秒以上的时间。而这样叠加多次，导致每次测量需要长达两个小时左右，这也就严重制约了核磁共振找水仪的效率和方法推广。而一个具有快速持续充电特性的核磁共振发射装置也就成为快速、高效探水的关键。

CN102053280A公开了一种带有参考激发线圈的核磁共振地下水探测系统及探测方法。通过多路A/D采集单元采集发射/接收激发线圈中的核磁共振信号以及参考激发线圈中噪声信号的全波形数据，通过计算参考激发线圈采集的噪声信号与核磁共振信号的最大相关性，实现参考激发线圈最佳位置和数量的布设，在信号和噪声统计特性未知的情况下，采用变步长自适应算法，最大限度对消发射/接收激发线圈获得核磁共振信号中的噪声。其在一定程度上实现了多场源噪声干扰下核磁共振信号的提取，有效地解决了居民区核磁共振探测干扰多、多种干扰噪声数据难以分离的问题。

CN104216021A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激发线圈、发射上位机、下位机、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下位机相连接，下位机与升压电源连接，升压电源连接储能电容给储能电容充电，同时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激发线圈相连接，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下位机相连接，检测装置检测发射激发线圈的电流与下位机相连接，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，减少了重复工作耗费的时间。

上述发明的核磁共振找水发射装置针对特殊的需要和应用场合均具有较高的测量精度和良好的测量效果，但都存在一些不足：带有参考激发线圈的核磁共振地下水探测系统及探测方法中由于其采用传统的单DC-DC电源、单电容充电，故充电效率较低且耗时较长，这就严重制约了核磁找水探测的工作效率。而基于分步式发射的地下核磁共振探测方法，虽然采用一次充电达到设定的发射电压值，但是在多次发射后电量损失十分严重，经过多次发射叠加以后，无法提供足够大的发射电压，而且同样面临着充电缓慢的问题，因此，也就无法快速获取利于反演的核磁共振信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供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，通过多个中、小型功率阵列电源对电容组进行持续稳定的充电，不仅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。

本发明是这样实现的，