消除工頻諧波干擾的核磁共振探測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種消除工頻諧波干擾的核磁共振探測裝置，由接收線圈與增益可調(diào)放大器、濾波器和二級放大連接，二級放大的一端連接強度指示，二級放大的另一端連接遲滯比較器，遲滯比較器的一端經(jīng)觸發(fā)器與加法器連接，遲滯比較器的另一端經(jīng)延時器與加法器連接，加法器與計算機連接構(gòu)成。有效地消除拉莫爾頻率接近工頻噪聲的諧波頻點處的噪聲，在消噪過程中對MRS信號無影響，同時可以抑制同頻干擾。裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，不需附加線圈和其他復(fù)雜電路，對隧道、礦井等地下工程中的含水體進行探測時，效率高，可以準(zhǔn)確、有效地檢測出是否存在含水體，以及含水體的含水量大小。
【專利說明】消除工頻諧波干擾的核磁共振探測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種核磁共振探測裝置，尤其是拉莫爾頻率附近存在工頻諧波噪聲的核磁共振探測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]地面核磁共振是一種直接探測地下水的地球物理方法，但其采集的MRS信號只有納伏級，極易受周圍環(huán)境的干擾。在成分復(fù)雜的噪聲中，工頻諧波干擾的影響最為嚴(yán)重，尤其是拉莫爾頻率接近工頻噪聲的諧波頻點處，導(dǎo)致放大器模塊提前進入飽和狀態(tài)，從而影響反演解釋的地質(zhì)參數(shù)結(jié)果。如何獲取消除拉莫爾頻率附近的工頻諧波噪聲后的核磁共振信號，成為了核磁共振勘探找水的一個重要研究方向。
[0003]公開了一種抗工頻干擾的信號采樣方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟:步驟A，于輸入的市電交流信號中提取工頻信號，通過工頻信號對疊加在檢測信號上的工頻干擾信號進行同步跟蹤，并產(chǎn)生一工頻同步信號；步驟B，根據(jù)工頻同步信號鎖定工頻干擾信號的過零相位，在過零相位對輸入的檢測信號進行同步采樣。通過同步跟蹤工頻干擾信號來實現(xiàn)在其過零相位進行檢測信號的同步采樣。上述發(fā)明在消除工頻干擾的同時，可最大程度地保留檢測信號中的有效成分，但是此方法要求在過零點的相位處進行檢測，過零點不易獲取，易造成誤差影響整個信號的準(zhǔn)確度和有效值。
[0004]公開了一種超導(dǎo)量子干涉儀50Hz工頻干擾的消除裝置。該裝置包括一個耦合被測信號得到參考信號的電感線圈，電感線圈與一個放大器相連，放大器與50Hz帶通濾波器相連，帶通濾波器與一個可以將參考信號的相位反相的相位調(diào)節(jié)器連接，相位調(diào)節(jié)器與一個加法器的一個輸入端口相連，加法器的另一個輸入端供超導(dǎo)量子干涉器的反饋環(huán)路接入，加法器的輸出端與反饋環(huán)路的反饋電阻連接接入反饋環(huán)路。上述發(fā)明可以在測量點吃，直接把不需要的干擾信號抵消掉，使得這些干擾信號在后繼電路中的影響降至最小，但存在嚴(yán)重不足為了得到參考信號加入了電感線圈，電感線圈自身也產(chǎn)生噪聲，使得在消除工頻噪聲的同時，引入了新的噪聲，影響測量結(jié)果。
[0005]公開了一種50Hz工頻同步的反積分A/D變換器，包括電源電路，工頻信號整形電路，被測信號可調(diào)比例積分放大電路，放電積分電壓比較電路，控制積分的5V/12V電平變換電路，和一個單片機系統(tǒng)電路，其特征在于還包括一個50Hz方波電平5V/12V變換電路，一個工頻同步控制開關(guān)電路，一個被測信號保持電路，一個正半周過零時與負(fù)半周過零時的被測信號加法器電路和一個恒流放電的反積分電路。發(fā)明的A/D變換器，旨在通過恒流放電積分電路和比較器電路將被測信號變成與其幅度成正比的脈寬信號進而控制A/D變換器來解決工頻磁場的干擾問題，具有結(jié)構(gòu)簡單，效率高、應(yīng)用方便地特點。但是上述發(fā)明A/D變換器電路多，可調(diào)器件多，造成了量化的一致性差，維護困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的就在于這對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種消除工頻諧波干擾的核磁共振探測裝置。
[0007]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]消除工頻諧波干擾的核磁共振探測裝置，是由工頻同步器I經(jīng)延時器2、單刀雙擲開關(guān)與主控電路3斷開或?qū)?，工頻同步器I經(jīng)單刀雙擲開關(guān)、主控電路3斷開或?qū)?，主控電?連接發(fā)射機4和發(fā)射線圈6，主控電路3經(jīng)接收機5與接收線圈7連接構(gòu)成。
[0009]接收機5是由增益可調(diào)放大器8經(jīng)濾波器9、二級放大器10和遲滯比較器12與頻率計13連接，二級放大器10與強度指示劑11連接，遲滯比較器12與計算機14連接構(gòu)成。
[0010]有益效果:有效地提取微弱的MRS信號，采用同一起始點相差半個工頻諧波周期(比如2350Hz)兩組核磁共振信號相加消拉莫爾頻率接近工頻噪聲的諧波頻點處的噪聲。在消噪過程中對MRS信號無影響，同時可以抑制同頻干擾。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，不需附加線圈和其他復(fù)雜電路，采用該裝置對隧道、礦井等地下工程中的含水體進行探測時，效率高，可準(zhǔn)確有效地檢測出是否存在含水體，以及含水體的含水量大小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為消除工頻諧波干擾的核磁共振探測裝置的結(jié)構(gòu)框圖
[0012]圖2為附圖1中接收機5的結(jié)構(gòu)框圖
[0013]I工頻同步器，2延時器，3主控電路，4發(fā)射機，5接收機，6發(fā)射線圈，7接收線圈，8增益可調(diào)放大器，9濾波器，10 二級放大器，11強度指示劑，12遲滯比較器，13頻率計，14計算機。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明:
[0015]消除工頻諧波干擾的核磁共振探測裝置，是由工頻同步器I經(jīng)延時器2、單刀雙擲開關(guān)與主控電路3斷開或?qū)ǎゎl同步器I經(jīng)單刀雙擲開關(guān)、主控電路3斷開或?qū)?，主控電?連接發(fā)射機4和發(fā)射線圈6，主控電路3經(jīng)接收機5與接收線圈7連接構(gòu)成。
[0016]接收機5是由增益可調(diào)放大器8經(jīng)濾波器9、二級放大器10和遲滯比較器12與頻率計13連接，二級放大器10與強度指示劑11連接，遲滯比較器12與計算機14連接構(gòu)成。
[0017]接收線圈與增益可調(diào)放大器、濾波器和二級放大連接，二級放大的一端連接強度指示，二級放大的另一端連接遲滯比較器，遲滯比較器的一端經(jīng)觸發(fā)器與加法器連接，遲滯比較器的另一端經(jīng)延時器與加法器連接，加法器與計算機連接構(gòu)成。
[0018]利用延時采樣、疊加抵消的方法消除的拉莫爾頻率附近的工頻諧波噪聲，接收到的信號為完整的混合信號，針對拉莫爾頻率附近工頻諧波干擾，比如2350Hz附近的諧波干擾，提出了將完整信號平移半個比如頻率為2350Hz周期后與原信號疊加。由于上述工頻信號相差半個周期相位相反，疊加后可直接消除，而不影響MRS信號。
[0019]工頻同步器I輸出信號的一端通過延時器2與單刀雙擲開關(guān)的一端連接，同時工頻同步器I輸出信號的一端與單刀雙擲開關(guān)的另一端連接。單刀雙擲開關(guān)連接發(fā)射機3與接收機4，發(fā)射機3與發(fā)射線圈5連接，接收機4與接收線圈6連接構(gòu)成。[0020]接收線圈7經(jīng)過增益可調(diào)放大器8與濾波器9連接，濾波器9經(jīng)過二級放大器10與遲滯比較器12連接，強度指示11與二級放大10連接，頻率計13與遲滯比較器12連接，頻率計13與計算機14連接構(gòu)成。
[0021]接收到的信號為完整的混合信號，針對拉莫爾頻率附近工頻諧波干擾(比如2350Hz附近的諧波干擾)提出了將完整信號平移半個拉莫爾頻率附近工頻諧波干擾頻率(比如2350Hz附近的諧波干擾)周期后與原信號疊加。由于上述工頻信號相差半個周期相位相反，疊加后可直接消除，而不影響MRS信號。
[0022]消除工頻諧波干擾的核磁共振探測裝置的抵消方法:包括以下步驟:
[0023]a、在測區(qū)鋪設(shè)發(fā)射線圈6和接收線圈7，放置發(fā)射機4和接收機5在測試的位置，開啟工頻同步器1，單刀雙擲開關(guān)連接到上端，通過主控電路3控制發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)；
[0024]b、工頻同步器I觸發(fā)主控電路3發(fā)出信號，使發(fā)射機4發(fā)射大功率電流，接收機5接收核磁共振信號，并把這組信號做為第一組信號；
[0025]C、將單刀雙擲開關(guān)連接到下端，再次開啟工頻同步器1，開啟延時器2，延時半個拉莫爾頻率附近工頻諧波干擾頻率(比如2350Hz附近的諧波干擾)周期；
[0026]d、再次觸發(fā)主控電路3發(fā)出信號，使發(fā)射機4發(fā)射大功率電流和接收機5接收核磁共振信號，并把這組信號做為第二組信號；
[0027]e、第一組接收機接收的信號，經(jīng)過增益可調(diào)的前置放大器8進行放大，然后經(jīng)過50HZ濾波器9濾除噪聲消除工頻及較低頻率的諧波；通過二級放大器10再次將信號放大，再次放大過程中通過強度指示11調(diào)節(jié)增益可調(diào)的前置放大器8的放大增益來提取合適的信號；信號通過遲滯比較器12，將采集到的信號輸入到計算機14中作為計算機內(nèi)的第一組數(shù)據(jù)，通過頻率計13可以讀出當(dāng)前信號的頻率；
[0028]f、第二組接收機接收的信號，經(jīng)過增益可調(diào)放大器8進行放大，然后經(jīng)過50HZ濾波器9濾除噪聲消除工頻及較低頻率的諧波。通過二級放大器10再次將信號放大，再次放大過程中通過強度指示11調(diào)節(jié)增益可調(diào)放大器7的放大增益來提取合適的信號.信號通過遲滯比較器12，將采集到的信號輸入到計算機14中作為計算機內(nèi)的第二組數(shù)據(jù)，通過頻率計13可以讀出當(dāng)前信號的頻率；
[0029]g、計算機14將內(nèi)部存儲的兩組信號疊加，疊加后直接消除了拉莫爾頻率附近工頻諧波干擾噪聲，而不影響MRS信號；將核磁共振信號進行特征參數(shù)提取，獲得弛豫時間、初始振幅、頻率參數(shù)，將測得的數(shù)據(jù)進行反演處理，計算出指定方向上、特定距離、特定區(qū)域內(nèi)的含水量、滲透率水文地質(zhì)參數(shù)，為可能發(fā)生的突水、涌泥地質(zhì)災(zāi)害提供預(yù)報依據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種消除工頻諧波干擾的核磁共振探測裝置，其特征在于，是由工頻同步器(I)經(jīng)延時器(2)、單刀雙擲開關(guān)與主控電路(3)斷開或?qū)?，工頻同步器(I)經(jīng)單刀雙擲開關(guān)、主控電路⑶斷開或?qū)ǎ骺仉娐发沁B接發(fā)射機⑷和發(fā)射線圈(6)，主控電路(3)經(jīng)接收機(5)與接收線圈(7)連接構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求1所述的消除工頻諧波干擾的核磁共振探測裝置，其特征在于，接收機(5)是由增益可調(diào)放大器⑶經(jīng)濾波器(9)、二級放大器(10)和遲滯比較器(12)與頻率計(13)連接，二級放大器(10)與強度指示劑(11)連接，遲滯比較器(12)與計算機(14)連接構(gòu)成。
【文檔編號】G01V3/14GK203502602SQ201320624432
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月5日
【發(fā)明者】王琳, 尚新磊, 林君, 張鵬, 蔡敏, 王曉光 申請人:吉林大學(xué)