[發明專利]核磁共振與瞬變電磁聯用儀及工作方法

有效

• 申請號: 201410593685.5
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104280780A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 萬玲;呂曉楓;王穎;曲永星;陳武強;林婷婷
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V3/14
• 分類號: G01V3/14;G01V3/10
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王立文

技術領域：

本發明公開一種地球物理勘探設備及方法，特別是基于SQUID低溫超導磁敏傳感器的核磁共振與瞬變電磁聯合探測裝置及工作方法。

背景技術：

針對探測區地下水分布的勘探，核磁共振法是目前最直接的探測方式，通過發射頻率為拉莫爾頻率的交變電流脈沖，激發地下水中的氫核形成宏觀磁矩，切斷激發電流脈沖后，接收由激發脈沖矩激發產生的核磁信號，探測得到地下富水體位置及含水量；而瞬變電磁法通過發射雙極性脈沖波，在一次場間歇期間接收地下良導體產生的二次場信號，反演得到地下視電阻率分布情況，雖然不是直接探測地下含水分布，但是可以從視電阻率變化推測富水體大致位置，而且探測深度遠大于核磁共振法，更適合深層勘探。

采用核磁共振與瞬變電磁聯用的探測方法，可以結合核磁共振法探測精確及瞬變電磁法探測范圍深的優點，能實現對地下更深層測區的勘探。探測時，首先用瞬變電磁模式對測區進行第一次探測，得到測區地下視電阻率分布情況，再根據分析反演結果找出視電阻率異常區域，對視電阻率異常的測點采用核磁共振模式進行第二次探測，反演得到測區地下含水分布。由于每個測點都需要采用瞬變電磁與核磁共振兩種模式探測，為了提高探測效率，聯用儀采用大定源回線方式，鋪設發射回線覆蓋測區。

CN1936621A公開的“核磁共振與瞬變電磁聯用儀及其方法”，先選擇瞬變電磁模式勘測所有測點，反演后分析找出視電阻率異常區域，再選擇核磁共振模式對這些測點進行第二次勘測。然而該儀器沒有用能量快速消耗電路及軟件計算補償法減少瞬變電磁模式的關斷時間，采集到的早期瞬變信號不準確，影響視電阻率判斷。第一次勘測時，使用接收線圈對所有測點探測后，還需要對異常測點進行第二次探測，重復移動接收線圈，野外工程量較大。

CN103018781A公開的“2D/3D核磁共振與瞬變電磁聯用儀及野外工作方法”，該儀器有二維和三維兩種探測模式，二維探測模式使用8個接收機，三維探測模式使用64個接收機，對測點分別進行二維和三維的核磁共振方法探測與瞬變電磁方法探測。雖然有效提高了探測的橫向分辨率和地下水成圖的準確性，但是接收線圈過多，鋪設復雜且攜帶不方便，野外工程量較大。

發明內容：

本發明的目的就在于針對上述現有技術的不足，提供一種基于SQUID低溫超導磁敏傳感器的核磁共振與瞬變電磁聯用儀。

本發明的另一目的是提供一種基于SQUID低溫超導磁敏傳感器的核磁共振與瞬變電磁聯合探測的工作方法。

本發明的目的是通過以下方式實現的：

核磁共振與瞬變電磁聯用儀，是由計算機1經信號采集卡4和信號調理電路9與SQUID傳感器13連接，計算機1經MCU3、CPLD信號產生模塊2和電源模塊6與24V電瓶10連接，電源模塊6經發射回路7和光耦8與信號調理電路9連接，CPLD信號產生模塊2經發射回路7和發射線圈11與能量快速消耗電路12連接，MCU3分別與E²PROM5、光耦8和信號調理電路9連接構成。

所述的發射回路7是由切換開關14經瞬變電磁橋路驅動15和第一COMS橋路16與雙向二極管17連接，切換開關14經核磁共振驅動18、第二COMS橋路19、配諧電容20和儲能發射模塊21與雙向二極管17連接構成。

所述的信號調理電路9是由高壓繼電器22經二極管保護電路23、聯用儀前置放大器24、帶通濾波器27和TEM放大器26與程控增益放大器25連接構成。

核磁共振與瞬變電磁聯用儀的工作方法，包括以下步驟：

a、將聯用儀放置在探測區域，把正方形單匝回線發射線圈11覆蓋鋪置在探測區域平行面上，把SQUID傳感器13放置在測點位置；

b、將發射線圈11連接到發射機，將SQUID傳感器13連接到接收機，接收機再通過網線與計算機1相連，MCU3通過串口轉USB口線與計算機1相連，運行計算機1內預置的現有聯合反演軟件對儀器各部分進行檢測，確保各部分都正常；

c、在計算機1設置面板中選擇瞬變電磁模式，對接收系統的信號調理電路9配置放大器參數，設置放大器參數為10倍；

d、計算機1向CPLD信號產生模塊2發出指令，控制產生瞬變電磁發射信號后傳給發射回路7，CPLD信號產生模塊2控制電源模塊6對發射回路7提供瞬變電磁模式發射電壓，設置電壓為24V；

e、SQUID傳感器13接收到瞬變電磁感應二次場后，由信號調理電路9預處理后傳給信號采集卡4后經計算機1傳給MCU3；