基于LabVIEW的地面磁共振实时参考消噪方法研究

发布时间：2017-12-07 11:19

本文关键词：基于LabVIEW的地面磁共振实时参考消噪方法研究

【摘要】：地面核磁共振技术(Magnetic Resonance Sounding,MRS)是唯一一种能够直接探测地下水含量的地球物理方法。目前,MRS仪器从最初的单通道发展到多通道探测;信号处理方法从最基本的数字叠加、工频陷波器发展到自适应陷波器、8字型线圈、小波分析、非线性能量算子、自适应滤波器等现代数据处理技术。通过仪器和数据处理方法的不断发展,使得MRS技术在地下水资源勘查领域得到广泛应用。纵然取得了重要进展,然而MRS信号微弱,通常为纳伏级,传统数据处理方法一般是在野外实验结束后,将采集的数据导入到上位机进行消噪和后续反演解释。在噪声干扰严重区域,野外直接观测核磁共振信号困难,无法直观判定仪器工作性能和采集数据的有效性。因此,将MRS数据处理方法移植到硬件系统中,数据采集结束后直接在现场进行消噪处理,实现MRS信号实时消噪是非常必要的。本文基于多通道核磁共振探测仪器,提出了实时自适应参考消噪方法,为满足现场实时快速处理的目标,研究了变步长的最小均方(Least Mean Square,LMS)算法和收敛因子步长确定方法;设计了实时参考消噪系统并构建了其硬件和软件平台;基于Lab VIEW平台设计了变步长LMS算法,通过理论仿真验证了算法有效性;将Lab VIEW平台设计的算法固化到FPGA系统中,最终实现MRS信号实时参考消噪。本文采用模拟MRS信号在校内环境进行了测试,在模拟MRS信号中加入实测噪声,当信噪比为-26.82d B时,实时消噪处理后信噪比可达到-6.05d B;在长春市北郊进行了野外实测实验,距离主探测线圈25米和50米铺设了两个25米x25米参考线圈,采用实时参考消噪算法后,三次实验的噪声水平都降低10 d B以上,并且能够在下位机系统中直接实时观察参考消噪的效果,验证了基于Lab VIEW的实时参考消噪方法的实用效果。本文提出的基于Lab VIEW的地面磁共振实时参考消噪方法提高了核磁共振仪器在强噪声环境下获取有效MRS信号的能力,能够在现场实时观测消噪效果,判定MRS探测仪器性能,从而提高了野外工作效率,对拓展核磁共振方法应用范围,推动磁共振技术的进步,具有重要意义。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P641.7

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