[发明专利]阵列式SQUID核磁共振地下水探测装置及成像方法

说明书

本发明涉及一种阵列式SQUID核磁共振地下水探测装置及成像方法，是由计算机经控制单元、大功率电源、大功率发射桥路与预极化线圈连接，控制单元分别与接收机和大功率发射桥路连接，接收机经第1SQUID乃至第20SQUID连接构成。本发明利用预极化场对探测的水体极化，提高了水体的宏观磁化强度，同时采用阵列式的SQUID接收模式，可以探测到极微弱的地电信号，从而获得更大的核磁共振信号初始振幅，得到在强噪声环境下地下核磁共振探测图像。解决了野外接收线圈携带以及接收不便的难题，可根据所要探测地区的地形地貌选择合理的接收铺设方式。提高了寻找地下水的效率，降低了钻井探测所需要成本，有利于在复杂地形地貌和强噪声环境下对探测区域的地下水探测。

技术领域：

本发明涉及一种地球物理勘探在水利水电工程领域的探测装置及成像方法，尤其是阵列式SQUID核磁共振地下水探测装置及成像方法。

背景技术：

核磁共振地下水探测方法(Magnetic Resonance Sounding,简称MRS方法)是一种直接的非破坏性的地球物理勘探方法，可以直接得到地下富水体位置及含水量。核磁共振探测方法相比与其它地球物理方法更加精准，同时避免了钻井的昂贵花费，成为地球物理探测方法中的一个重要研究方向。

磁共振成像(MRI,Magnetic Resonance Imaging)是目前比较成熟的成像应用手段，并且广泛应用于物理、化学、生物及医学临床检测。

CN 104297807公开了一种“地下灾害水源探测磁共振成像装置及探测和成像方法”，提供一种能够提高成像分辨率的磁共振成像装置和成像方法。实施方式所涉及的磁共振成像装置，是由计算机经接收机分别连接发射接收线圈和相位道线圈组,计算机经主控单元分别连接接收机、脉冲发射机和梯度发射机,脉冲发射机经发射接收线圈与接收机连接,梯度发射机经相位道线圈组与接收机连接, 梯度发射机与频率道线圈组连接构成。计算机分析接收机上传的采集信号进行数据处理,对探测面直接成像,并分析地下灾害水源分布。该发明的有益之处是：增加主动梯度场,提高成像分辨率绕过了反演计算过程,提高了工作效率。但仍有一些不足：如在强噪声环境下，有着核磁共振信号与强背景噪声相比很小，即信噪比很低的问题，对工作环境的适应能力差。

CN102096112公开了一种“基于阵列线圈的核磁共振地下水探测仪及野外探测方法”，所述方法包括以下步骤：1)将多个小面积的接收线圈置于大面积的发射线圈之内。2)在过发射线圈中心的直线上等间距铺设接收线圈,用来完成二维地下水探测,或在发射线圈内部和周边铺设阵列式接收线圈,用来完成三维地下水探测。该发明的有益之处是：用阵列线圈作为接收单元的天线,并且每个天线配备独立的接收单元,不但可以实现高灵敏度采集和远距离的数据传输,而且可以在复杂地形地貌上进行铺设,提高了核磁共振探测在水平面上的精度,可以实现维和维地下水成像,能够高效准确地确定打井井位,减少打干井的风险。

上述发明的核磁共振找水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：如在强噪声环境下，有着核磁共振信号与强背景噪声相比很小，即信噪比很低的问题，对工作环境的适应能力差。

发明内容：

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种适用于强背景噪声环境的阵列式SQUID核磁共振地下水探测装置；

本发明的另一目的是提供一种阵列式SQUID核磁共振地下水探测装置的成像方法。

利用预极化线圈产生的磁场强度远远大于天然地磁场的预极化磁场，从而提高水体的整体磁化强度，采用磁场灵敏度极高的SQUID代替接收线圈采集信号，能够探测到极微弱的地电信号，采集到更加精确的磁场信号，进而提高了信噪比，实现可在强噪声环境下进行地下核磁共振探测的成像方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：