[发明专利]一种提高采集信号幅度的磁共振探水系统及方法

说明书

本发明涉及地球物理勘探设备领域，涉及一种提高采集信号幅度的磁共振探水系统及方法，该系统包括：发射装置，包括第一主控制器，用于控制第一蓄电池为第一储能电容充电为发射线圈提供大电流发射能量；补偿装置，包括第二主控制器，用于控制第二蓄电池为第二储能电容充电为补偿线圈提供发射能量，通过补偿线圈产生激发脉冲，抵消发射脉冲在接收线圈中产生的耦合；以及向第一主控制器充电信号以及发射交流脉冲控制信号；接收装置，包括AD采集卡通过第二主控制器的发送的同步信号进行MRS信号或耦合信号的采集；以及PC上位机。本发明采用补偿线圈抵消发射线圈发射时在接收线圈内因耦合产生的感应信号，有效的解决了死区时间导致有效信号损失的问题。

技术领域

本发明涉及地球物理勘探设备领域，具体而言，涉及一种提高采集信号幅度的磁共振探水系统及方法。

背景技术

地面磁共振技术(Magnetic Resonance Sounding，MRS)是一种基于核磁共振理论的非入侵式地下水探测的地球物理新方法，现已广泛应用在浅层地下水探测中。核磁共振探水系统进行地下水探测时，首先由发射装置通过发射线圈进行交流脉冲发射，然后接收线圈将感应到的地下水中氢质子释放的MRS信号通过接收装置回传并存储，最后通过对该信号的一系列处理得到对应的水文地质信息。由于发射线圈呈感性，因此需在交流脉冲发射前进行配谐。交流脉冲激发时，由于磁场耦合会导致接收线圈中存在感应信号，因此在交流脉冲激发结束与接收系统进行信号采集之前存在一个时间间隔，用于释放在发射过程中接收线圈耦合的感应信号，这段时间为死区时间(也叫能释时间)。如图1所示，由于MRS信号指数衰减特性，因此死区时间后测量导致实际测量的信噪比低，影响探测效果。

王世隆，林君，王言章，随阳轶，孟慧，刘丽敏.直升机式航空时间域电磁法全波收录[J].吉林大学学报(工学版)，2011，(3)公开了一种采用补偿线圈减弱一次感应场的方法，并成功应用在直升机式航空电磁探测中，该方法中补偿线圈与发射线圈共中心且直接相连，保证了补偿线圈中的电流方向与发射线圈相反，从而相互抵消。

CN 108535667公开了一种基于双补偿线圈的航空磁场补偿多线圈系统，采用一正一反的双补偿线圈解决了补偿线圈参数受制于发射线圈参数的问题。该方法中的两个补偿线圈与发射线圈共中心且相互连接，减小了补偿线圈的尺寸和重量。

上述两种方法在电磁探测中效果显著，但不适用于核磁共振地下水探测系统。在野外实际工作中，核磁共振系统通常采用大回线(边长为100m的正方形)发射以获取更有效的MRS信号，线圈铺设时发射、接收和补偿线圈共中心程度差，采用发射和补偿线圈直接连接的方式补偿效果不理想。此外，采用发射线圈与补偿线圈直接相连的方案，补偿线圈与发射线圈之间的连线很长，导致发射线圈等效电感和等效电阻变大。电感的大小直接影响发射时谐振电压的大小，电感变大时谐振电压变大(当前的边长100m方形线圈产生的谐振电压已达到4800V)，当由于级联补偿线圈增大谐振电压，实际配谐电容器件难以满足高压要求。此外，电磁探测系统激发电流约为几十安培，而核磁共振系统激发电流高达几百安培，在大电流的情况下，由于等效电阻变大，要求发射装置提供更多的能量以达到相同的探测效果，对发射系统要求更高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种提高采集信号幅度的磁共振探水系统及方法，死区时间导致有效信号损失的问题。

本发明是这样实现的，

一种提高采集信号幅度的磁共振探水系统，该系统包括：

发射装置，包括第一主控制器，用于控制第一蓄电池为第一储能电容充电为发射线圈提供大电流发射能量；

补偿装置，包括第二主控制器，用于控制第二蓄电池为第二储能电容充电为补偿线圈提供发射能量，通过补偿线圈产生激发脉冲，从而抵消发射脉冲在接收线圈中产生的耦合；以及向第一主控制器充电信号以及发射交流脉冲控制信号；