[實用新型]一種基于相控陣的核磁共振地下水定向探測系統

有效

• 申請號: 201821296023.1
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN208689182U
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）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（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V3/14
• 分類號: G01V3/14
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

本實用新型提供一種基于相控陣的核磁共振地下水定向探測系統，包括計算機、控制單元、發射系統及接收系統，所述發射系統由n個移相器、n個發射機和n個發射線圈構成；所述接收系統由n個接收機和n個接收線圈構成；所述系統還包括n個發射/接收切換控制器，分別與發射機和接收機連接，用于切換探測系統的發射/接收狀態；其中，n為大于1的整數。本實用新型為隧道、前方水體、陡傾斜等地質體的地下水探測提供了一種有效方法，實現了特定方向和特定距離的地下水探測，此外還能提高地下水探測深度。通過測量能夠獲取更全面的地下水分布信息，提高了探測效率、精度和地下水探測分辨率。

技術領域

本發明涉及一種地球物理勘探設備，尤其是一種基于相控陣的核磁共振地下水定向探測系統。

背景技術

核磁共振地下水探測方法(Magnetic Resonance Sounding,簡稱MRS方法) 是目前唯一的非侵入式直接進行地下水探測的方法，在地下水探測工程中有著舉足輕重的位置。在MRS探水儀器中，發射系統決定著儀器的探測深度、效率及準確性等諸多關鍵因素，是儀器的“心臟”，掌握著探測工作的“命脈”。

目前現有技術中，通過生成核磁共振測量需要的脈沖或者脈沖序列，向發射線圈供電以在發射線圈中生成信號電流，根據脈沖或者脈沖序列改變發射線圈與供電信號電源間的通路，以改變信號電流的流向，從而在發射線圈中生成核磁共振信號；或者，通過將期望輸出參數值輸入發射機上位機平臺，由CPLD模塊根據上位機指令輸出指令電流，再由滯環反饋電路實時處理指令信號與發射信號，將反饋信號轉換為發射電路橋臂中開關器件的驅動信號，使輸出正弦電流實時跟隨指令信號。

現有技術雖然可以判斷出含水體的位置，規模及水量大小等，但不能使特定方向的激發脈沖能量普遍得到加強，因此不適于隧道、前方水體、陡傾斜地等質體的探測，更不能定向和定距離探測。

發明內容

本發明提供一種基于相控陣的核磁共振地下水定向探測系統，以解決現有技術不能定向和定距離核磁共振探測的問題。

本發明的第一個方面是提供一種基于相控陣的核磁共振地下水定向探測系統，鋪設于地下水探測區域，其特征在于，包括計算機、控制單元、發射系統及接收系統，所述發射系統由n個移相器、n個發射機和n個發射線圈構成；所述接收系統由n個接收機和n個接收線圈構成；所述系統還包括n 個發射/接收切換控制器，分別與發射機和接收機連接，用于切換探測系統的發射/接收狀態；其中，n為大于1的整數；其中，n個發射線圈及n個接收線圈等間距共線設置；

所述計算機，與所述控制單元連接，用于獲取延時時間并傳遞給所述控制單元；所述計算機還用于根據發射電流和發射時間獲取發射脈沖距；

所述控制單元，分別與各個電路模塊及計算機連接，用于對系統各部分的參數進行設置及系統的協調控制；

所述移相器，分別與控制單元與發射機連接，用于根據延時時間對發射脈沖的相位進行調整，使得各脈沖矩信號同時到達目標地層；

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

所述接收機，分別與控制單元與發射/接收切換控制器連接，用于對水中氫質子產生的核磁共振信號進行調理與采集；

所述發射線圈及接收線圈，根據系統工作狀態選擇與發射機或接收機連接；當系統置于發射狀態時，所述發射線圈與發射機連接，用于產生大功率交變電流；當系統置于接收狀態時，所述接收線圈與接收機連接，用于接收地下水中氫核由高能級躍迀至低能級產生的核磁共振響應信號。

進一步地，每個所述發射線圈和每個所述接收線圈為收發天線一體式結構，且n組發射線圈及接收線圈等間距共線設置。

進一步地，每個所述發射機均由配諧電容經發射橋路分別與大功率電源和發射控制連接構成；