[實(shí)用新型]一種基于相控陣的核磁共振地下水定向探測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821296023.1
• 申請(qǐng)日: 2018-08-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208689182U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚新磊;劉宇;侯佳偉;劉婷婷;宋欣樺;于悅;王曉光;趙義平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01V3/14
• 分類(lèi)號(hào): G01V3/14
• 代理公司: 沈陽(yáng)銘揚(yáng)聯(lián)創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

1.一種基于相控陣的核磁共振地下水定向探測(cè)系統(tǒng)，鋪設(shè)于地下水探測(cè)區(qū)域，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)、控制單元、發(fā)射系統(tǒng)及接收系統(tǒng)，所述發(fā)射系統(tǒng)由n個(gè)移相器、n個(gè)發(fā)射機(jī)和n個(gè)發(fā)射線圈構(gòu)成；所述接收系統(tǒng)由n個(gè)接收機(jī)和n個(gè)接收線圈構(gòu)成；所述系統(tǒng)還包括n個(gè)發(fā)射/接收切換控制器，分別與發(fā)射機(jī)和接收機(jī)連接，用于切換探測(cè)系統(tǒng)的發(fā)射/接收狀態(tài)；其中，n為大于1的整數(shù)；其中，n個(gè)發(fā)射線圈及n個(gè)接收線圈等間距共線設(shè)置；

所述計(jì)算機(jī)，與所述控制單元連接，用于獲取延時(shí)時(shí)間并傳遞給所述控制單元；所述計(jì)算機(jī)還用于根據(jù)發(fā)射電流和發(fā)射時(shí)間設(shè)置發(fā)射脈沖距；

所述控制單元，分別與各個(gè)電路模塊及計(jì)算機(jī)連接，用于對(duì)系統(tǒng)各部分的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置及系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制；

所述移相器，分別與控制單元與發(fā)射機(jī)連接，用于根據(jù)延時(shí)時(shí)間對(duì)發(fā)射脈沖的相位進(jìn)行調(diào)整，使得各脈沖矩信號(hào)同時(shí)到達(dá)目標(biāo)地層；

所述發(fā)射機(jī)，分別與移相器與發(fā)射/接收切換控制器連接，用于提供向地下發(fā)射的大功率交變發(fā)射電流；

所述接收機(jī)，分別與控制單元與發(fā)射/接收切換控制器連接，用于對(duì)水中氫質(zhì)子產(chǎn)生的核磁共振信號(hào)進(jìn)行調(diào)理與采集；

所述發(fā)射線圈及接收線圈，根據(jù)系統(tǒng)工作狀態(tài)選擇與發(fā)射機(jī)或接收機(jī)連接；當(dāng)系統(tǒng)置于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，所述發(fā)射線圈與發(fā)射機(jī)連接，用于產(chǎn)生大功率交變電流；當(dāng)系統(tǒng)置于接收狀態(tài)時(shí)，所述接收線圈與接收機(jī)連接，用于接收地下水中氫核由高能級(jí)躍迀至低能級(jí)產(chǎn)生的核磁共振響應(yīng)信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述發(fā)射線圈和每個(gè)所述接收線圈為收發(fā)天線一體式結(jié)構(gòu)，且n組發(fā)射線圈及接收線圈等間距共線設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述發(fā)射機(jī)均由配諧電容經(jīng)發(fā)射橋路分別與大功率電源和發(fā)射控制連接構(gòu)成；

所述發(fā)射控制由具有PWM輸出功能的模塊和相關(guān)邏輯電路組成，用于對(duì)大功率電源進(jìn)行充電控制，使大功率電源為發(fā)射線圈提供大功率瞬時(shí)電流；所述發(fā)射控制還用于給驅(qū)動(dòng)電路提供兩路邏輯相反并具有預(yù)設(shè)死區(qū)時(shí)間的TTL電平的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路將該控制信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)發(fā)射橋路；

所述發(fā)射橋路由兩個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂分別有兩個(gè)大功率IGBT開(kāi)關(guān)管，用來(lái)將大功率電源提供的直流電源逆變成交變電流；

所述配諧電容，與所述發(fā)射線圈組成諧振回路，所述發(fā)射橋路的兩個(gè)橋臂輸出端連接到諧振回路的兩端。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制單元由接收控制器經(jīng)通訊控制器與發(fā)射控制器連接構(gòu)成；

所述發(fā)射控制器用于根據(jù)延時(shí)時(shí)間控制發(fā)射機(jī)進(jìn)行脈沖發(fā)射；

所述通訊控制器與計(jì)算機(jī)連接，用于將控制信號(hào)傳至發(fā)射機(jī)及接收機(jī)；

所述接收控制器用于控制接收線圈同步測(cè)量所述核磁共振響應(yīng)信號(hào)，還用于選擇接收線圈上傳的數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述接收機(jī)均由通訊接口經(jīng)同步控制器與繼電器連接，所述接收線圈經(jīng)繼電器、諧振電路、放大電路和采集電路與通訊接口連接；其中，

所述通訊接口與控制單元、采集電路及同步控制器連接，用于傳遞控制采集命令；所述同步控制器用于控制繼電器由斷開(kāi)狀態(tài)變成閉合狀態(tài)；

所述諧振電路，用于對(duì)經(jīng)過(guò)繼電器進(jìn)入的核磁共振響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行阻抗匹配，通過(guò)選擇不同配諧電容達(dá)到最佳諧振點(diǎn)；

所述放大電路，用于將經(jīng)過(guò)諧振電路的核磁共振響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行放大；

所述采集電路，用于根據(jù)核磁共振響應(yīng)信號(hào)對(duì)采樣率和采樣精度的要求，選擇高速高采樣率的AD，對(duì)高速采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖存儲(chǔ)，然后再將FIFO中的數(shù)據(jù)存入采集電路中的存儲(chǔ)器中。