[发明专利]主动场核磁共振探测装置及探测方法

说明书

本发明涉及一种主动场核磁共振探测装置及探测方法。该装置包括：预极化控制电路，通过一切换开关控制发射线圈产生大于天然地磁场的预极化磁场；释放电路，通过一开关连接发射线圈用于快速关断电路释放发射线圈中的剩余能量；交变磁场控制电路，通过所述切换开关控制发射线圈产生交变磁场激发目标水体。主控单元：发出的控制信号，对所述预极化控制电路、释放电路、交变磁场控制电路进行切换和控制。本发明联合电流产生的预极化场(Bp)和交变磁场(Bac)对隧道四周灾害水探测，Bp场用于提高目标水的信号，改善探测的信噪比；Bac场对探测区逐层探测，可精确定位灾害水，实现了在隧道里多角度、超大噪声环境下非侵入式探测灾害水体。

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术研究领域，涉及一种主动场核磁共振探测装置及探测方法。

背景技术

核磁共振探水技术是当今唯一能够直接探测地下水的地球物理方法，该方法在隧道、矿井灾害水源超前探测、地下水资源勘探等方面已有广泛的应用。然而，由于天然地磁场相对微弱，现有的核磁共振探测系统难以实现对隧道、矿井下目标水体定性定量的探测。不能有效的对突水、涌泥等地质灾害问题进行预警，给施工安全带来巨大隐患。

CN102062877A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。该发明将地面核磁共振技术应用到地下超前探测中，在小干扰环境下能够判断是否存在含水体,并对含水量大小等重要信息做出检测。但是上述发明的对前方水体超前探测装置及探测方法仅仅采用天然地磁场，磁场强度微弱，大噪声环境下难以获得核磁信号地磁场。方向不可改变，所以不能实现定向探测的目的。

CN105824047A公布了一种瞬变电磁超前探测监测装置与方法。该发明将瞬变电磁技术应用到超前地质条件探测中,达到了对前方近距离地质条件的判断能力。但是上述的发明对探测空间的要求较高，遇到周边有金属结构时，所得的数据不可用，同时，该装置通过勘查地质构造来对水体是否存在进行判断，是一种间接测量方法，因此不能准确获得目标水体的含水层厚度、含水量大小等重要信息。

CN103344995A公开了一种引入人工磁场的核磁共振定向探测装置及探测方法。该发明利用电磁铁产生的磁场和天然地磁场共同作用，提高了探测目标灾害水体的精度。但是上述的发明引入人工磁场的核磁共振定向探测装置及探测方法的人工磁场场源是磁铁，较大的磁铁搬运困难，不适合在狭小的地下空间进行勘探工作，利用磁铁产生的人工磁场难以在极短的时间内切断，因此无法保证探测数据的准确性和有效性。

上述发明的核磁共振探测装置以及瞬变电磁探测装置针对特殊的需要和应用场合均具有良好的测量效果,但都存在一些不足：在针对隧道、矿井地下掘进工程中的核磁共振探测装置，无法进行定向的探测，且由于天然地磁场较弱，只能用于极低噪声环境下的探测；瞬变电磁探测装置遇到周边有金属结构时，所测到的数据不可使用，且其探测方式为间接探测，不能准确获得目标水体的含水层厚度、含水量大小等重要信息；人工磁场的核磁共振定向探测装置在空间狭小、环境复杂的地下掘进工程中，由于磁铁搬运困难，使用时磁铁不可控，且人工磁场难以在极短的时间内切断，因此无法保证探测数据的准确性和有效性，而且上述三个发明还存在共同的问题，探测方式单一，且对目标水体进行探测时，均导致施工无法正常进行，影响施工进度。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种主动场核磁共振探测装置及探测方法,本发明适用于空间狭小、超大噪声环境、对地下掘进工程的灾害水逐层进行探测的探测装置和探测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

主动场核磁共振探测装置，包括：

预极化控制电路，通过一切换开关控制发射线圈产生大于天然地磁场的预极化磁场；

释放电路，通过一开关连接发射线圈用于快速关断电路释放发射线圈中的剩余能量；

交变磁场控制电路，通过所述切换开关控制发射线圈产生交变磁场激发目标水体。