[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

说明书

本发明涉及一种车载式预极化场磁共振水源探测装置及探测方法，该装置包括承载有非金属探测平台的履带式探测车、分布式预极化场探测设备及多个探测线圈。其中全波接收机的一个通道通过参考线圈持续采集噪声供后续数据处理。第一发射机首先向发射线圈中通入预极化电流极化水源，当电流快速绝热关断后，第二发射机向发射线圈中通以瞬时拉莫尔频率的交流电激发水中氢质子，当停止激发后，氢质子返回初始状态并释放信号，使用全波接收机采集接收线圈上的磁共振信号并传至计算机处理。本发明联合车载方式及预极化场对地下水源进行探测，具有高精度、高效率、低成本的优势，实现大范围快速探测的同时，又能实现复杂噪声环境下的精细探测。

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术研究领域，涉及一种车载式预极化场磁共振水源探测装置及探测方法。

背景技术

随着都市人口聚集，飞速的城市化进程使地下水资源利用率越来越紧张。为了缓解紧张的缺水状况，应用合理的地球物理方法开采地下水是有效的解决方案之一。目前地下水探测的方法有很多，但存在着安全性差、成本昂贵、仪器易受环境影响，应用范围有限等问题。磁共振技术是近年来新兴的地下水源探测的地球物理方法，其利用非侵入式的探测方式判断地下水文地质信息，具有直接定性、定量探测地下水的优势。然而，由于现有仪器采用定点铺设边长为百米级方形线圈的方式，探测效率低，同时由于地磁场相对微弱，因此现有的磁共振探测技术很难在城市周边等高噪声环境下有效探测。

CN106894760A公开的一种地面定位打井一体化设备。该装置包括两组形固定板，每个形固定板两端面上均嵌装有与相邻形固定板端面之间的拉伸杆，每个形固定板下表面中心处均设有固定机构，转动打井吸水机构等部件。该发明的有益效果是，一种可在打井的时候同时将周围的水进行排放，简化操作工序，操作比较方便，节省人力，适应地面环境能力强，打井方便的装置，该方法能够直接有效的探测地下水源。

CN102053280A公开的带有参考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采集单元同步采集发射/接收线圈中的核磁共振信号以及参考线圈中噪声信号的全波形数据，通过数据处理方式，实现多场源复杂强噪声干扰下核磁共振信号的提取。该发明的有益效果是，有效地解决了村庄附近以及城市周边地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，提高了仪器抗干扰性能，为在村庄附近以及城市周边地区寻找地下水提供了一种可靠的探测装置和方法。

CN107942397A公开的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与一个直流/交流发射线圈，发射直流电流形成预极化场，增大水中氢质子磁化强度，从而增大氢质子的FID信号；再通过设置多个接收线圈测量磁共振信号与噪声信号。该发明的有益效果是，能够提升信号幅度,提高探测信噪比，针对非层状复杂含水结构进行探测，实现人为噪声及电力干扰严重、隧道矿井等大型掘进等高噪声环境下，均匀预极化场的多维磁共振测量。

上述发明的地面定位打井一体化设备以及磁共振探测地下水系统及方法针对特定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。针对地面定位打井一体化设备，虽然能够将打井的操作工序简化，节省人力，适应多种地形环境，但是其仅能在打井后判断地下水源是否存在，且探测范围有限，因此难以实现对地下水源的广泛探测，若采用多处打井的方式，会增加成本，降低探测效率。带有参考线圈的核磁共振地下水探测系统及探测方法采用多种信号处理手段在一定程度上能够从背景噪声中提取核磁信号，但是由于该方法仍然在地磁场下进行核磁共振地下水源探测，核磁信号在源头上并没有增大，因此在电力干扰严重、隧道矿井等大型掘进工程周边等复杂噪声环境下仍然难以探测到有效信号。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，其使用预极化场代替地磁场，有效增大了地下水源的核磁信号，实现某一探测地点的精细测量，但是，由于采用较多的探测线圈以及严格的布线方式，因此需要耗费大量的人力物力进行铺线，探测成本高且灵活性差，同时，由于多个探测线圈的存在，其探测效率极低，不适合大范围的地下水源圈定。

发明内容