核磁共振超前探测仪利用参考线圈提高信噪比方法研究

发布时间：2017-08-22 09:47

  本文关键词：核磁共振超前探测仪利用参考线圈提高信噪比方法研究

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【摘要】：随着我国经济社会的飞速发展，地下资源的开采与利用日益增多，，矿井隧道等地下工程的建设对国民经济愈显重要。开展坑道水超前探测工作，预防坑道突水事故，保障人员财产安全，是目前急待解决的重要科技难题与工程难题。核磁共振探测(Magnetic Resonance Sounding, MRS)技术是目前唯一能够直接探测地下水并标定含水量的地球物理探测方法，具有高分辨性、高效性、信息量丰富和解释唯一性等优点，在对坑道水的超前探测研究中占有十分重要的地位。该方法通过在探测面发射拉莫尔频率的激发电磁场，使探测空间内水中氢原子核发生磁共振效应，当激发场消失后氢原子核即会向外辐射拉莫尔频率的电磁场，用接收线圈拾取这一感应电动势的信号，经过数据处理与反演解释后就能得到探测空间内的水文地质参数。但是在坑道探测中，由于电力线谐波干扰强度过大，导致传统滤波方法效果有限，亟需一种能够有效提高信噪比的方法。 本文是针对吉林大学核磁共振项目组自主研发的JLMRS-Ⅱ型核磁共振坑道水超前探测仪抗干扰问题的研究，采用参考线圈法对电力线谐波进行抑制。根据坑道中的空间环境设计了先相减后采集的信号接收系统，计算了参考线圈相对于主线圈的设计距离并进行了实测验证。采用接收线圈非正常配谐的处理方案解决了主线圈与参考线圈对信号的相移出现误差的问题，完成了基于参考线圈的信号接收系统的硬件设计与软件设计，并对系统进行了基本功能测试和野外实测。论文的主要内容如下： 1、简要说明了应用核磁共振技术超前探测坑道水的意义，介绍了国内外核磁共振技术的发展研究现状。 2、介绍了核磁共振地下水探测的基本原理，说明了JLMRS-Ⅱ型核磁共振坑道水超前探测仪的工作原理，并分析了仪器在坑道探测中遇到的抗干扰问题。 3、说明了参考线圈法抗干扰的基本原理并做出了方案选择，进行了参考线圈与主线圈的相对位置设计并进行了实验验证，对基于参考线圈的信号接收系统的结构进行了设计。 4、提出了接收线圈非正常配谐的调整方案，完成了信号调理电路、减法器、有效值检测电路以及可控增益放大器的电路设计，并设计了基于STM32的系统控制软件。 5、经过试验测试，验证了基于参考线圈的信号接收系统的基本功能达到了设计要求。通过野外实测，证明了此系统可以有效地提高核磁共振坑道水探测信号的信噪比。
【关键词】：核磁共振 超前探测 参考线圈 信噪比
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH763.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 本文研究内容12-14
• 第2章 核磁共振超前探测原理14-20
• 2.1 核磁共振地下水探测基本原理14-15
• 2.2 核磁共振坑道水超前探测仪工作原理15-17
• 2.3 坑道水超前探测中存在的抗干扰问题17-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第3章 基于参考线圈的信号接收系统结构设计20-27
• 3.1 参考线圈法抑制环境干扰的基本原理与方案选择20-21
• 3.2 参考线圈与主线圈相对位置设计21-24
• 3.3 系统结构的组成与连接24-26
• 3.4 本章小结26-27
• 第4章 基于参考线圈的信号接收系统电路与软件设计27-41
• 4.1 配谐电容设计27-31
• 4.2 信号调理电路31-34
• 4.3 有效值检测电路与减法器的设计34-35
• 4.4 可控增益放大器的设计35-37
• 4.5 系统软件设计37-40
• 4.6 本章小结40-41
• 第5章 基于参考线圈的信号接收系统功能测试41-47
• 5.1 基本功能测试41-44
• 5.2 野外实测与结果分析44-46
• 5.3 本章小结46-47
• 第6章 全文总结47-49
• 6.1 本文完成的主要工作47
• 6.2 下一步工作建议47-49
• 参考文献49-52
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果52-53
• 致谢53

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：718452