[发明专利]一种能够压制同频噪声干扰的地面磁共振信号提取方法

说明书

本发明涉及一种能够压制同频噪声干扰的地面磁共振信号提取方法，包括：采用传统分步消噪流程对一组核磁共振响应数据的原始数据进行处理；用一组与地面磁共振信号拉莫尔频率相同的频率的正交参考信号，与消噪后的磁共振信号相乘获得同相通道结果和正交通道结果；将处理后的包含和频成分和差频成分的信号利用低通滤波滤除高频成分；将滤波后的差频成分利用求导等数学变换，得到线性函数；利用最小二乘法对线性函数进行直线拟合，获得直线斜率和纵坐标截距，进一步求取得到获得平均横向弛豫时间、初始振幅和初始相位的数值。解决了传统消噪方法无法处理同频噪声干扰的问题，有效抑制了同频噪声而且对于磁共振信号有很好的保护。

技术领域

本发明属于涉及地面磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)信号噪声消减领域，具体涉及一种能够压制同频噪声干扰的地面磁共振信号提取方法。

背景技术

地面磁共振探测技术可以对地下水进行直接和定量探测。地下水中氢原子被拉莫尔频率电磁场激发形成宏观磁矩，通过铺设线圈拾取宏观磁矩进动产生的核磁共振地下水探测信号。信号的初始振幅、平均横向弛豫时间、初始相位参数可以反映地下含水量和岩石孔隙度等信息。但核磁共振信号容易受到周围噪声的干扰，主要有工频谐波噪声、尖峰噪声、随机噪声等，此外当拉莫尔频率与工频谐波频率一致或接近时，还有同频噪声的干扰。这些噪声的存在会影响到后期反演解释结果的准确性，因此研究磁共振地下水探测信号的消噪方法十分必要。

针对核磁共振地下水探测数据的噪声，已经有很多方法消除噪声。例如针对尖峰噪声，基于能量运算的方法，采用中位数的绝对偏差法确定阈值来检测尖峰噪声进而剔除尖峰噪声的，而对磁共振探测数据采用统计叠加方法也可以对随机噪声进行抑制。针对工频谐波噪声有自适应抵消技术和基于快速独立分量分析等方法，这些方法虽然能消除核磁共振地下水探测数据中的工频谐波噪声，但是对同频噪声却不能有效剔除干扰。

CN104614778A公开了一种“基于ICA的核磁共振地下水探测信号噪声消除方法”，通过录入三组核磁共振响应数据，确认核磁共振拉莫尔频率附近的工频谐波噪声频率，经过构造与工频谐波干扰频率相同的正弦函数、余弦函数，并将其与核磁共振响应数据一起构成观测信号，采用快速独立分量分析算法对信号进行分离，并保留解混信号中噪声成分少而核磁共振信号理想的成分，并进行重构信号来消除工频谐波噪声。但此方法仅仅针对核磁共振拉莫尔频率附近的工频谐波噪声有效，当拉莫尔频率与工频谐波频率一致或接近时，即存在同频噪声的干扰时，该方法不能保证对同频谐波噪声的识别，这些噪声残余会影响到核磁共振地下水探测信号参数的准确提取，影响到对地下含水量等参数的反演解释结果。

CN108254794A公开的“一种基于建模反恢复技术的磁共振消噪方法”，该方法利用极窄的低通滤波压制噪声，通过后期拉普拉斯和求导变换恢复原始信号。该方法可以有效压制远离信号频率的噪声，同样，当噪声与磁共振信号具有相同频率时，该方法时无能为力的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够压制同频噪声干扰的地面磁共振信号提取方法，解决了传统消噪方法无法处理同频噪声干扰的问题。

本发明是这样实现的，

一种能够压制同频噪声干扰的地面磁共振信号提取方法，该方法包括：

步骤A，采用传统分步消噪流程对一组核磁共振响应数据的原始数据进行处理；

步骤B，用一组与地面磁共振信号拉莫尔频率相同的频率的正交参考信号，与步骤A消噪后的磁共振信号相乘获得同相通道结果和正交通道结果，两个通道结果都包含和频成分和差频成分的信号；

步骤C，将步骤B处理后的包含和频成分和差频成分的信号利用低通滤波滤除高频成分，保留含有核地面磁共振信号的差频成分；