[发明专利]车载式预极化场磁共振水源探测装置及探测方法

权利要求书

1.车载式预极化场磁共振水源探测装置，其特征在于，包括分布式预极化场探测设备搭载在履带式探测车上，所述履带式探测车通过在驾驶舱内控制动力装置从而实现橡胶履带探测车的运行方向、速度的改变，履带式探测车承载有非金属探测平台，通过承重结构、探测平台来搭载履带车部件及分布式预极化场探测设备，所述分布式预极化场探测设备包括：

计算机；

第一发射机，通过一从控制器控制在发射线圈上产生远大于地球磁场的预极化场；

第二发射机，通过一主控制器控制输出在发射线圈上产生拉莫尔频率的交流电，使地下水源中的氢质子产生能级跃迁，以及主控器与计算机进行双向通信，通过所述计算机配置分布式预极化场探测设备整体参数；

全波接收机，接收磁共振信号，通过一第二从控制器控制接收到的磁共振信号的动态增益和信号数据，将磁共振信号数据传回至计算机；控制参考噪声的参考补偿和噪声数据，将参考噪声数据传回至计算机；以及

监测模块，检测非金属履带式探测车位置、速度和状态，与计算机单向通信，将履带式探测车的运行信息实时传送至计算机；

所述主控制器，分别与第一从控制器，第二从控制器双向通信，配置传输参数，控制第二发射机中的驱动模块，同时输出拉莫尔频率的交流电；

所述第一发射机还包括：

功率放大器，与第一从控制器连接，接收第一从控制器控制功率输出；

功率输出N支路，通过控制端接收第一从控制器的控制信号控制打开与闭合，以及所述功率输出N支路采用并联的结构，置于一超级电容和发射线圈之间，实现大功率预极化电流的输出；

均流控制器，调整功率输出N支路上各个功率输出支路上的电流平均分配；

所述第二发射机还包括：驱动模块、电压转换模块、宽范围电压输入模块、储能装置、桥路输出模块以及报警模块，其中，

主控制器，与驱动模块连接，控制驱动模块的输出；

电压转换模块，置于宽范围电压输入模块和储能装置之间，将不同幅值的输入电压转化并保存在储能装置中；

储能装置，与桥路输出模块连接，为拉莫尔频率交流电的输出提供能量源；

驱动模块，与桥路输出模块的控制端连接，接收主控制器的控制信号控制桥路输出模块的打开与闭合；

桥路输出模块，置于储能装置和发射线圈之间，实现大功率拉莫尔频率的交流电输出；

报警模块，与桥路输出模块连接，当拉莫尔频率交流发射桥路出现故障时，及时报警，从而避免整个第二发射机烧毁。

2.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述全波接收机，还包括磁共振信号全波接收电路接收磁共振信号，以及参考噪声全波接收电路接收噪声，所述全波接收机将磁共振信号以及噪声传递至计算机。

3.根据权利要求2所述的探测装置，其特征在于，所述磁共振信号全波接收电路包括：

信号数据接收模块，与所述第二从控制器和计算机连接，接收第二从控制器发出的控制信号，将接收到的磁共振信号转换成数字信号后传输至计算机；

前端匹配模块，其输入端连接接收线圈，与接收线圈匹配对采集到的磁共振信号进行优化，其输出端依次连接一多级滤波和一动态增益，对磁共振信号进行滤波和放大；

动态增益模块，与所述第二从控制器和信号数据接收模块连接，接收第二从控制器发出的控制信号实现增益倍数的动态控制，将放大后的信号传送至信号数据接收模块。

4.根据权利要求2所述的探测装置，其特征在于，

所述参考噪声全波接收电路包括：

噪声数据接收模块，与所述第二从控制器和计算机连接，接收第二从控制器发出的控制信号，将接收到的参考噪声转换成数字量后传输至计算机；

匹配网络模块，其输入端连接参考线圈，优化参考线圈采集到的参考噪声，其输出端依次连接一滤波放大和一参考补偿，优化参考噪声与磁共振信号的相关性；

参考补偿模块，与所述第二从控制器和噪声数据接收模块连接，接收第二从控制器发出的控制信号实现参考噪声的动态补偿，将补偿后的参考噪声传送至噪声数据接收模块。

5.车载式预极化场磁共振水源探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、固定发射线圈、接收线圈、参考线圈位置，固定第一发射机、第二发射机、全波接收机位置，连接探测仪器并开机；

步骤2、在计算机上配置车载式预极化场分布式预极化场探测设备整体参数，参考噪声全波接收电路开始工作，持续采集噪声数据，记录并保存至计算机；

步骤3、根据实际探测区域选择低速行驶探测方式或固定地点探测方式或其联合方式，非金属履带式探测车位置、速度、状态监测模块将探测车运行信息实时传送至计算机；

步骤4、第二发射机对储能装置进行充电，电压转换模块将宽范围的电压输入转换后存放在储能装置中，等待桥路输出模块输出；

步骤5、极化过程，第二发射机储能装置充电完成后，第一发射机在发射线圈上输出预极化电流，产生大于地球磁场的预极化场对地下水源极化；

步骤6、激发过程，发射线圈上的预极化电流绝热关断后，第二发射机在发射线圈上输出拉莫尔频率的交流电激发地下水源；

步骤7、磁共振信号采集，磁共振信号全波接收电路通过接收线圈采集磁共振信号，该信号经过多级滤波，并由第二从控制器控制动态增益处理后传送至计算机；

所述步骤5的极化过程包括：第一从控制器控制第一发射机中的功率放大器处于打开状态，超级电容内的电量经功率输出N支路在发射线圈上输出预极化电流，形成预极化场，均流控制持续控制各个支路上的电流平均；

所述步骤6激发过程包括：主控制器控制第二发射机中的驱动模块处于打开状态，储能装置中的电量经桥路输出在发射线圈上输出拉莫尔频率的交流电，形成激发磁场，报警模块持续保护桥路输出的器件安全，发生意外时断电并报警；

低速行驶探测方式时，重复所述步骤2到步骤7，储能装置的预设充电电压值恒定，探测车行驶过程中持续探测测区，分析每次获取的磁共振信号，寻找最佳固定测点；

固定地点探测方式时，探测车置于探测地点，储能装置的预设充电电压值由主控制器从小到大变化，储能装置的预设充电电压值最小时，重复所述步骤2到步骤7，进行预设叠加次数的探测，将多次探测到的磁共振信号显示并传送至计算机，得到最小预设充电电压多次测量叠加的信号；主控制器切换储能装置的预设充电电压至下一个值，再重复步骤2到步骤7，进行预设叠加次数的探测，将多次探测到的磁共振信号显示并传送至计算机，得到当前预设充电电压多次测量叠加的信号，直至储能装置的最大充电电压完成预设叠加次数，完成整个探测点的探测，然后再更换探测点，重复固定地点探测方式的探测步骤。