[發明專利]地面磁共振信號放大電路的抗飽和裝置及抗飽和方法

有效

• 申請號: 201610340100.8
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN105785458B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 林婷婷;張洋;舒旭;林君;萬玲;趙靜;蔡昕
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V3/14
• 分類號: G01V3/14
• 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

本發明涉及一種核磁共振地下水探測儀，尤其是核磁共振信號放大電路的抗 飽和裝置及抗飽和方法。

背景技術

核磁共振(MRS)地下水探測技術是當今地球物理領域能夠直接且無損地探 測地下水的方法。在地下水受交變磁場激發后，產生核磁共振信號，該信號是按 指數規律衰減的正弦波信號，因此稱為自由感應衰減(FID)信號。FID信號一般 為納伏(nV)級，需要經過幾千或幾萬倍放大后才能被檢測到；同時，該信號易受 外界環境電磁噪聲的干擾。由于不同待測區域的干擾噪聲不同，甚至在同一測量 區域不同時間段的電磁干擾噪聲也不同。傳統的核磁共振探水接收系統的放大裝 置只是根據經驗僅在系統工作之前設置一次放大倍數，而在一個測點完成測量需 要兩個小時，環境噪聲變化較大，尤其在噪聲干擾強區段放大電路易飽和，進而 導致無法采集到有效數據。若在不同區域或同一區域不同時間測量時，采用同一 放大倍數也難以實現理想效果。尤其在復雜環境下，噪聲干擾嚴重，放大倍數固 定不變的情況下，放大器易飽和進而導致信號失真；因此，為了防止放大器飽和 又能滿足FID信號的放大倍數要求，設計一種地面磁共振信號放大電路的抗飽 和裝置具有重要意義。

發明內容

本發明的目的就是針對上述現有技術的不足，提供一種地面磁共振信號放大 電路的抗飽和裝置；

本發明的另一目的是提供一種地面磁共振信號放大電路的抗飽和裝置的抗 飽和方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

地面磁共振信號放大電路的抗飽和裝置，是由接收線圈1經前置放大電路2 和程控放大電路3與帶通濾波電路4連接，程控放大電路3經帶通濾波電路4 與AD采集卡5連接，帶通濾波電路4經AD采集卡5與計算機6連接，AD 采集卡5經計算機6與發射系統9連接，計算機6經MCU控制電路7與電平 轉換及電氣隔離電路8連接，電平轉換及電氣隔離電路8與程控放大電路3連 接構成。

AD采集卡5是由ADC模塊10經電平轉換及電氣隔離電路11與FPGA 模塊12連接，RAM模塊13經FPGA模塊12與ROM模塊14連接，FPGA 模塊12分別與網絡接口15和SCI接口16連接構成。

計算機6分別與網絡接口15和SCI接口16連接。

地面磁共振信號放大電路的抗飽和裝置的抗飽和方法，包括以下步驟：

a、在核磁共振探水系統工作之前，根據待測地點環境噪聲強度人工手動設 置程控放大倍數和整體信號的上限預設值及下限預設值；

b、工作中，每次采集時間為256ms，采樣點數為6400，計算機6根據本 次AD采集卡5采集的所有信號，計算出6400個采集點絕對值中的最大值V_max；

c、計算機6把V_max發送給MCU控制電路7，已知本次設置的放大倍數為 A_i，在MCU內對V_max與預設值比較，當V_max大于上限預設值V_H時，降低放大 倍數，設置下一次調整的放大倍數A_i+1＝3.2*A_i/V_max；當V_max小于下限預設值 V_L時，增大放大倍數，設置下一次調整的放大倍數A_i+1＝3.2*A_i/V_max；由于程控 放大器可選擇的是2000倍、4000倍、6000倍……30000倍、32000倍以 2000為差值的等差數列，共16個不連續的整數點放大倍數，每次調整的放大 倍數A_i+1的選擇依據是最接近的那個整數點放大倍數，且不大于A_i+1的整數點放 大倍數，如A_i+1＝5130，實際選擇4000倍作為下一次的放大倍數；

d、MCU控制電路7通過電平轉換及電氣隔離電路8設置程控放大電路3 的放大倍數A_i+1，設置后的放大倍數作為下一次采集信號的放大倍數；

e、MCU控制電路7設置完成放大倍數后，向計算機6發送完成指令，計 算機6控制發射系統9發射，進行下一次激發；