專利名稱：核磁共振堤壩滲漏隱患探測儀及探測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于水利工程的地球物理探測設(shè)備，尤其是基于核磁共振技術(shù)實現(xiàn)的提壩滲漏隱患探測裝置及探測方法。
背景技術(shù)：
核磁共振地下水探測方法(Magnetic Resonance Sounding，簡稱MRS方法)是一種直接地非破壞性的地球物理勘探方法。CN101858991A公開了一種以溫度為示蹤劑探測的提壩滲漏通道位置的系統(tǒng)及方法，該發(fā)明的系統(tǒng)包括N個溫度傳感器、信號獲取裝置、信號融合處理裝置、控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)終端裝置；其中N個溫度傳感器均勻分布設(shè)置在提壩的壩體內(nèi)，分別與信號獲取裝置連接，信號獲取裝置、信號融合處理裝置、控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)終端裝置一次串接。由控制系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點切換，實施溫度傳感器的循環(huán)檢測，通過測量鉆孔中水的溫度來判斷提壩體的溫度分布情況，從而實現(xiàn)整個提壩斷面的溫度探測。通過采集溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)一步進(jìn)行處理，繪制等溫線圖，來完成對提壩滲漏位置的確定。CN1241718A公開了一種集中電流場的提壩滲漏檢測儀及測量的方法。本發(fā)明主要是在水中測量，通過一種特殊的電流場分布來探測提壩有水一側(cè)的漏水位置。以上發(fā)明通過溫度探測和電流場探測，完成對提壩滲漏位置的確定，但都存在不足。如利用溫度測量時，為判斷壩體的溫度分布，就要在壩體上進(jìn)行多次鉆孔，對壩體造成損壞，形成安全隱患。通過電流場檢測來確定提壩滲漏位置，則需要在水中進(jìn)行測量，在設(shè)備防水性設(shè)計及具體實施存在一定難度。最重要的是這兩種方法都是對提壩滲漏位置間接探測方法，存在一定的不準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種核磁共振提壩滲漏隱患探測儀；本發(fā)明的另一目的是提供一種核磁共振提壩滲漏隱患探測方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的計算機1經(jīng)過串口線或網(wǎng)線與通訊控制器連接2，通訊控制器2分別與發(fā)射控制器3、接收控制器4連接，發(fā)射控制器3經(jīng)發(fā)射電路5、大功率電源6與發(fā)射橋路7連接，發(fā)射電路5與發(fā)射橋路7連接，配諧電容8經(jīng)發(fā)射橋路7與發(fā)射線圈9連接，接收控制器4與第N采集單元連接，第一采集單元 第N采集單元串聯(lián)連接，第一采集單元 第N采集單元與其相對應(yīng)的第一接收線圈 第N接收線圈連接。第一采集單元 第N采集單元的通訊接口電路22通過串口線或者網(wǎng)線與相鄰的采集單元中的通訊接口 22相連接，通訊接口電路22經(jīng)同步控制電路23、繼電器電路對、諧振電路25、放大器電路沈、采集電路27依次與通訊接口電路22連接構(gòu)成。核磁共振提壩滲漏隱患探測儀的探測方法，包括以下順序和步驟a、根據(jù)提壩頂部形狀，鋪設(shè)一個多匝長方形或正方形的大線圈作為發(fā)射線圈9，盡量覆蓋全部探測壩頂；b、在發(fā)射線圈9中，等間距鋪設(shè)第一接收線圈 第N接收線圈和與第一接收線圈 第N接收線圈相對應(yīng)的第一采集單元 第N采集單元；C、用磁力儀獲取當(dāng)?shù)卮艌龅膹姸?，轉(zhuǎn)化為拉莫爾頻率，在計算機1中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。根據(jù)拉莫爾頻率和發(fā)射線圈的電感特性，計算發(fā)射橋路7的配諧電容8的大??；d、根據(jù)提壩高度，在計算機1中設(shè)置多個發(fā)射脈沖距。發(fā)射脈沖距是發(fā)射電流和發(fā)射時間的乘積，在通常情況下，發(fā)射時間是固定的，發(fā)射電流越大，探測深度越大，設(shè)置從大到小的激發(fā)脈沖距可以實現(xiàn)對壩基從下到上的分層探測；e、依照設(shè)置的發(fā)射脈沖距，設(shè)置大功率電源6的電壓值，在發(fā)射線圈9中產(chǎn)生大功率的交變電流，發(fā)射時間通常設(shè)置為40ms ；f、發(fā)射完成后，經(jīng)過一段死區(qū)時間，接收控制器4向采集單元16 21發(fā)射同步采集命令，第一采集單元 第N采集單元采集完第一接收線圈 第N接收線圈信號后，將采集數(shù)據(jù)返回至接收控制器4，完成一次探測工作；g、為了降低噪聲，提高接收信號的信噪比，多次重復(fù)步驟e和步驟f，將采集到的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行疊加處理，直至全部探測工作完成；h、將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行反演解釋后繪出提壩壩基函數(shù)圖，確定滲漏點的位置，完成提壩滲漏隱患的探測。有益效果用核磁共振技術(shù)對提壩滲漏隱患探測。實現(xiàn)了對提壩滲漏位置的直接測量，提高了壩滲漏隱患探測的精度，并且在壩頂平鋪設(shè)備進(jìn)行測量減少了對壩體的損壞，降低了提壩破壞，提高了探測操作效率，增強了探測可實施性。附圖及


圖1是核磁共振提壩滲漏隱患探測儀的結(jié)構(gòu)框2是附圖1中采集單元的結(jié)構(gòu)框圖1計算機，2通訊控制器，3發(fā)射控制器，4接收控制器，5發(fā)射電路，6大功率電源， 7發(fā)射橋路，8配諧電容，9發(fā)射線圈，22通訊接口電路，23同步控制電路，M繼電器電路，25 諧振電路，26放大器電路，27采集電路。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明計算機1經(jīng)過串口線或網(wǎng)線與通訊控制器連接2，通訊控制器2分別與發(fā)射控制器3、接收控制器4連接，發(fā)射控制器3經(jīng)發(fā)射電路5、大功率電源6與發(fā)射橋路7連接，發(fā)射電路5與發(fā)射橋路7連接，配諧電容8經(jīng)發(fā)射橋路7與發(fā)射線圈9連接，接收控制器4與第N采集單元連接，第一采集單元 第N采集單元串聯(lián)連接，第一采集單元 第N采集單元與其相對應(yīng)的第一接收線圈 第N接收線圈連接。第一采集單元 第N采集單元的通訊接口電路22通過串口線或者網(wǎng)線與相鄰的采集單元中的通訊接口 22相連接，通訊接口電路22經(jīng)同步控制電路23、繼電器電路對、諧振電路25、放大器電路沈、采集電路27依次與通訊接口電路22連接構(gòu)成。核磁共振提壩滲漏隱患探測儀的探測方法，包括以下順序和步驟
a、根據(jù)提壩頂部形狀，鋪設(shè)一個多匝長方形或正方形的大線圈作為發(fā)射線圈9，盡量覆蓋全部探測壩頂；b、在發(fā)射線圈9中，等間距鋪設(shè)第一接收線圈 第N接收線圈和與第一接收線圈 第N接收線圈相對應(yīng)的第一采集單元 第N采集單元；C、用磁力儀獲取當(dāng)?shù)卮艌龅膹姸龋D(zhuǎn)化為拉莫爾頻率，在計算機1中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，根據(jù)拉莫爾頻率和發(fā)射線圈的電感特性，計算發(fā)射橋路7的配諧電容8的大??；d、根據(jù)提壩高度，在計算機1中設(shè)置多個發(fā)射脈沖距。發(fā)射脈沖距是發(fā)射電流和發(fā)射時間的乘積，在通常情況下，發(fā)射時間是固定的，發(fā)射電流越大，探測深度越大，設(shè)置從大到小激發(fā)脈沖距可以實現(xiàn)對壩基從下到上的分層探測；e、依照設(shè)置的發(fā)射脈沖距，設(shè)置大功率電源6的電壓值，在發(fā)射線圈9中產(chǎn)生大功率的交變電流，發(fā)射時間通常設(shè)置為40ms ；f、發(fā)射完成后，經(jīng)過一段死區(qū)時間，接收控制器4向第一采采集單元 N采集單元發(fā)射同步采集命令，第一采集單元 第N采集單元采集完第一接收線圈 第N接收線圈信號后，將采集數(shù)據(jù)返回至接收控制器4，完成一次探測工作；g、為了降低噪聲，提高接收信號的信噪比，多次重復(fù)步驟e和步驟f，將采集到的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行疊加處理，直至全部探測工作完成；h、將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行反演解釋后繪出提壩壩基函數(shù)圖，確定滲漏點位置，完成提壩滲漏隱患的探測。實施例1計算機1經(jīng)過串口線或網(wǎng)線與通訊控制器連接2，通訊控制器2分別與發(fā)射控制器3、接收控制器4連接，發(fā)射控制器3經(jīng)發(fā)射電路5、大功率電源6與發(fā)射橋路7連接，發(fā)射電路5與發(fā)射橋路7連接，配諧電容8經(jīng)發(fā)射橋路7與發(fā)射線圈9連接，接收控制器4與第N采集單元連接，第一采集單元 第N采集單元串聯(lián)連接，第一采集單元 第N采集單元與其相對應(yīng)的第一接收線圈 第N接收線圈連接。第一采集單元 第N采集單元的通訊接口電路22通過串口線或者網(wǎng)線與相鄰的采集單元中的通訊接口 22相連接，通訊接口電路22經(jīng)同步控制電路23、繼電器電路對、諧振電路25、放大器電路沈、采集電路27依次與通訊接口電路22連接構(gòu)成。核磁共振提壩滲漏隱患探測儀的探測方法，包括以下順序和步驟a、根據(jù)提壩頂部形狀和壩長，鋪設(shè)一個多匝長方形的大線圈作為發(fā)射線圈9，發(fā)射線圈9盡可能覆蓋全部探測壩頂；b、在發(fā)射線圈9中，等間距鋪設(shè)第一接收線圈 第N接收線圈和與第一接收線圈 第N接收線圈相對應(yīng)的第一采集單元 第N采集單元；C、用磁力儀獲取當(dāng)?shù)卮艌龅膹姸?，轉(zhuǎn)化為拉莫爾頻率，在計算機1中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，根據(jù)拉莫爾頻率和發(fā)射線圈的電感特性，計算發(fā)射橋路7的配諧電容8的大?。籨、根據(jù)提壩高度，在計算機1中設(shè)置多個發(fā)射脈沖距。發(fā)射脈沖距是發(fā)射電流和發(fā)射時間的乘積，在通常情況下，發(fā)射時間是固定的，發(fā)射電流越大，探測深度越大，設(shè)置從大到小激發(fā)脈沖距可以實現(xiàn)對壩基從下到上的分層探測；e、依照設(shè)置的發(fā)射脈沖距，設(shè)置大功率電源6的電壓值，在發(fā)射線圈9中產(chǎn)生大功率的交變電流，發(fā)射時間通常設(shè)置為40ms ；
f、發(fā)射完成后，經(jīng)過一段死區(qū)時間，接收控制器4向第一采采集單元 N采集單元發(fā)射同步采集命令，第一采集單元 第N采集單元采集完第一接收線圈 第N接收線圈信號后，將采集數(shù)據(jù)返回至接收控制器4，完成一次探測工作；g、為了降低噪聲，提高接收信號的信噪比，多次重復(fù)步驟e和步驟f，將采集到的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行疊加處理，直至全部探測工作完成；h、將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行反演解釋后繪出提壩壩基函數(shù)圖，確定滲漏點位置，完成提壩滲漏隱患的探測。實施例2計算機1經(jīng)過串口線或網(wǎng)線與通訊控制器連接2，通訊控制器2分別與發(fā)射控制器3、接收控制器4連接，發(fā)射控制器3經(jīng)發(fā)射電路5、大功率電源6與發(fā)射橋路7連接，發(fā)射電路5與發(fā)射橋路7連接，配諧電容8經(jīng)發(fā)射橋路7與發(fā)射線圈9連接，接收控制器4與第N采集單元連接，第一采集單元 第N采集單元串聯(lián)連接，第一采集單元 第N采集單元與其相對應(yīng)的第一接收線圈 第N接收線圈連接。第一采集單元 第N采集單元的通訊接口電路22通過串口線或者網(wǎng)線與相鄰的采集單元中的通訊接口 22相連接，通訊接口電路22經(jīng)同步控制電路23、繼電器電路對、諧振電路25、放大器電路沈、采集電路27依次與通訊接口電路22連接構(gòu)成。核磁共振提壩滲漏隱患探測儀的探測方法，包括以下順序和步驟a、根據(jù)提壩頂部形狀或壩長，鋪設(shè)一個多匝正方形的大線圈作為發(fā)射線圈9，盡量覆蓋全部探測壩頂；b、在發(fā)射線圈9中，等間距鋪設(shè)第一接收線圈 第N接收線圈和與第一接收線圈 第N接收線圈相對應(yīng)的第一采集單元 第N采集單元；C、用磁力儀獲取當(dāng)?shù)卮艌龅膹姸龋D(zhuǎn)化為拉莫爾頻率，在計算機1中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，根據(jù)拉莫爾頻率和發(fā)射線圈的電感特性，計算發(fā)射橋路7的配諧電容8的大?。籨、根據(jù)提壩高度，在計算機1中設(shè)置多個發(fā)射脈沖距。發(fā)射脈沖距是發(fā)射電流和發(fā)射時間的乘積，在通常情況下，發(fā)射時間是固定的，發(fā)射電流越大，探測深度越大，設(shè)置從大到小激發(fā)脈沖距可以實現(xiàn)對壩基從下到上的分層探測；e、依照設(shè)置的發(fā)射脈沖距，設(shè)置大功率電源6的電壓值，在發(fā)射線圈9中產(chǎn)生大功率的交變電流，發(fā)射時間通常設(shè)置為40ms ；f、發(fā)射完成后，經(jīng)過一段死區(qū)時間，接收控制器4向第一采采集單元 N采集單元發(fā)射同步采集命令，第一采集單元 第N采集單元采集完第一接收線圈 第N接收線圈信號后，將采集數(shù)據(jù)返回至接收控制器4，完成一次探測工作；g、為了降低噪聲，提高接收信號的信噪比，多次重復(fù)步驟e和步驟f，將采集到的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行疊加處理，直至全部探測工作完成；h、將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行反演解釋后繪出提壩壩基函數(shù)圖，確定滲漏點位置，完成提壩滲漏隱患的探測。
權(quán)利要求
1.一種核磁共振提壩滲漏隱患探測儀，其特征在于，計算機(1)經(jīng)過串口線或網(wǎng)線與通訊控制器連接O)，通訊控制器( 分別與發(fā)射控制器(3)、接收控制器(4)連接，發(fā)射控制器C3)經(jīng)發(fā)射電路(5)、大功率電源(6)與發(fā)射橋路(7)連接，發(fā)射電路( 與發(fā)射橋路 (7)連接，配諧電容(8)經(jīng)發(fā)射橋路(7)與發(fā)射線圈(9)連接，接收控制器(4)與第N采集單元連接，第一采集單元 第N采集單元串聯(lián)連接，第一采集單元 第N采集單元與其相對應(yīng)的第一接收線圈 第N接收線圈連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的核磁共振提壩滲漏隱患探測儀，其特征在于，第一采集單元 第N采集單元的通訊接口電路0 通過串口線或者網(wǎng)線與相鄰的采集單元中的通訊接口 0 相連接，通訊接口電路0 經(jīng)同步控制電路(23)、繼電器電路(M)、諧振電路 (25)、放大器電路( )、采集電路07)依次與通訊接口電路0 連接構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1所述的核磁共振提壩滲漏隱患探測儀的探測方法，其特征在于，包括以下順序和步驟a、根據(jù)提壩頂形狀和壩長，鋪設(shè)一個多匝長方形或正方形的大線圈作為發(fā)射線圈9，盡量覆蓋全部探測壩頂；b、在發(fā)射線圈(9)中，等間距鋪設(shè)第一接收線圈 第N接收線圈和與第一接收線圈 第N接收線圈相對應(yīng)的第一采集單元 第N采集單元；c、用磁力儀獲取當(dāng)?shù)卮艌龅膹姸?，轉(zhuǎn)化為拉莫爾頻率，在計算機1中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置， 根據(jù)拉莫爾頻率和發(fā)射線圈的電感特性，計算發(fā)射橋路(7)的配諧電容(8)的大??；d、根據(jù)提壩高度，在計算機(1)中設(shè)置多個發(fā)射脈沖距。發(fā)射脈沖距是發(fā)射電流和發(fā)射時間的乘積，在通常情況下，發(fā)射時間是固定的，發(fā)射電流越大，探測深度越大，設(shè)置從大到小激發(fā)脈沖距可以實現(xiàn)對壩基從下到上的分層探測；e、依照設(shè)置的發(fā)射脈沖距，設(shè)置大功率電源(6)的電壓值，在發(fā)射線圈(9)中產(chǎn)生大功率的交變電流，發(fā)射時間通常設(shè)置為40ms ；f、發(fā)射完成后，經(jīng)過一段死區(qū)時間，接收控制器(4)向第一采采集單元 N采集單元發(fā)射同步采集命令，第一采集單元 第N采集單元采集完第一接收線圈 第N接收線圈信號后，將采集數(shù)據(jù)返回至接收控制器G)，完成一次探測工作；g、為了降低噪聲，提高接收信號的信噪比，多次重復(fù)步驟e和步驟f，將采集到的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行疊加處理，直至全部探測工作完成；h、將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行反演解釋后繪出提壩壩基函數(shù)圖，確定滲漏點位置，完成提壩滲漏隱患的探測。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種核磁共振堤壩滲漏隱患探測儀及探測方法。由計算機經(jīng)通訊控制器連接發(fā)射控制器和接收控制器，發(fā)射控制器經(jīng)發(fā)射電路、大功率電源與發(fā)射橋路連接，接收控制器與第N采集單元連接，第一采集單元～第N采集單元串聯(lián)連接，并與其相對應(yīng)的第一接收線圈～第N接收線圈連接。在壩頂鋪設(shè)多匝的長方形發(fā)射線圈，用接收線圈進(jìn)行接收，接收線圈中采集到核磁共振響應(yīng)信號即可證明堤壩存在滲漏，數(shù)據(jù)處理后繪制堤壩含水圖確定滲漏位置。利用核磁共振探測壩滲漏隱患，直接測量堤壩內(nèi)部水含量，更精準(zhǔn)的確定壩滲漏位置；最大限度的減少在檢測中隊堤壩的破壞，不增加新的安全隱患；整個測試完全在壩頂進(jìn)行，便于檢測操作。
文檔編號G01M3/04GK102183341SQ20111003990
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者易曉峰, 李姍姍, 林君, 段清明, 田寶鳳, 蔣川東 申請人:吉林大學(xué)