多通道MRS-TEM联用仪关键技术研究

发布时间：2020-10-21 12:00

　　 MRS-TEM联合探测方法集磁共振测深(Magnetic resonance sounding,MRS)方法非侵入性、可直接反演获取地下水文地质信息的优点和瞬变电磁(Transient Electromagnetic Method,TEM)方法探测深度大、可直接获取电阻率信息的优点于一身,为我国地下水探测事业做出了重大贡献。然而,目前应用于地下水探测的MRS-TEM联合探测仪只是将部分器件共用,在硬件层面上并未实现真正意义上的复用,导致其体积大、发射功率小、硬件资源共用率低、采集通道数受限。在造成硬件资源浪费的同时,也限制了一些数据处理方法的研究,如参考消噪和多维联合解释等。针对目前MRS-TEM联用仪面临的问题,本文研制了基于大功率发射技术的多通道MRS-TEM联用探测仪,并对其关键技术进行研究,在实现了硬件资源共用的基础上,提高了仪器的集成度。本论文主要完成了以下研究工作:(1)阐述了MRS和TEM方法探测地下水的基本原理,论述了应用MRS与TEM进行联合探测的理论依据,介绍了MRS-TEM联合解释的流程。设计了多通道MRS-TEM联用仪的整体结构,并对发射系统和接收系统中各子模块功能进行了简要介绍。(2)针对本文设计的MRS-TEM联用仪发射子系统,提出了共用储能电容的大功率发射技术和基于Buck电路的TEM发射波形稳压技术,实现了发射桥路的分时复用。共用储能电容的大功率发射子系统提高了MRS-TEM联用仪的发射功率,同时发射桥路的分时复用功能提高了硬件资源的利用率。(3)针对本文设计的多通道MRS-TEM联用仪的接收子系统,提出了双路切换的弱信号调理技术和信号采集技术,实现了低噪声前置放大电路、双路信号调理模块及数据采集电路设计,使接收子系统的抗干扰能力和集成度得到提升。(4)针对本文设计的MRS-TEM联用仪发射子系统和接收子系统进行验证,同时对整个系统的探测能力进行了野外实验验证。通过对发射子系统在MRS和TEM发射模式下发射波形的测试,验证了发射子系统的有效性,同时在电磁屏蔽室内对本文设计的低噪声前置放大电路的本底噪声进行测试,测得其等效本底噪声仅为1nV/√;除此之外,通过进一步野外实验证明了本文研制的多通道MRSTEM联用仪探测地下水的能力。综上所述,本文的研究进一步拓展了MRS-TEM联用技术在地下水探测领域的应用,同时为多维数据联合解释及参考消噪算法的研究提供了硬件支持。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P641.7
【部分图文】：

图 1.3 所示。图 1.3 国外进行 MRS-TEM 研究所使用的单独探测仪器a）NUMISPoly磁共振系统 （b）PROTEM67 瞬变电磁系 MRS-TEM 联合探测的研究起步较晚，20 年前，在国内问世的时候，国内一些学者也利用一些单独的 MRS 仪-TEM 联用方法的研究，常用仪器以 NUMIS 磁共振系统统为主，仪器图片如图 1.4 所示。

第 1 章 绪论撑项目《科学仪器设备研制与开RS 联用仪样机，如图 1.5 所示，对机实现了最大电流为 30A 的 TEM独的信号接收电路，因此增加了仪y和 ATEM-II 进行野外横向对比实性[19]。该仪器在中国西南地区抗提供了重要依据。但由于一体化的下的使用受限严重，且其一发一收

MRS-TEM 联合探测方法的优EM 联用仪的总体结构。探测原理据地下水中的氢质子具有核子顺，地下水中一些具有一定磁矩为拉莫尔频率 ，氢质子的磁地磁场分布的不均匀性，导致不关系如式(2.1)所示[25,26]： = 02 ……………
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本文编号：2850092