[发明专利]核磁共振与瞬变电磁联用仪及工作方法

说明书

技术领域：

本发明公开一种地球物理勘探设备及方法，特别是基于SQUID低温超导磁敏传感器的核磁共振与瞬变电磁联合探测装置及工作方法。

背景技术：

针对探测区地下水分布的勘探，核磁共振法是目前最直接的探测方式，通过发射频率为拉莫尔频率的交变电流脉冲，激发地下水中的氢核形成宏观磁矩，切断激发电流脉冲后，接收由激发脉冲矩激发产生的核磁信号，探测得到地下富水体位置及含水量；而瞬变电磁法通过发射双极性脉冲波，在一次场间歇期间接收地下良导体产生的二次场信号，反演得到地下视电阻率分布情况，虽然不是直接探测地下含水分布，但是可以从视电阻率变化推测富水体大致位置，而且探测深度远大于核磁共振法，更适合深层勘探。

采用核磁共振与瞬变电磁联用的探测方法，可以结合核磁共振法探测精确及瞬变电磁法探测范围深的优点，能实现对地下更深层测区的勘探。探测时，首先用瞬变电磁模式对测区进行第一次探测，得到测区地下视电阻率分布情况，再根据分析反演结果找出视电阻率异常区域，对视电阻率异常的测点采用核磁共振模式进行第二次探测，反演得到测区地下含水分布。由于每个测点都需要采用瞬变电磁与核磁共振两种模式探测，为了提高探测效率，联用仪采用大定源回线方式，铺设发射回线覆盖测区。

CN1936621A公开的“核磁共振与瞬变电磁联用仪及其方法”，先选择瞬变电磁模式勘测所有测点，反演后分析找出视电阻率异常区域，再选择核磁共振模式对这些测点进行第二次勘测。然而该仪器没有用能量快速消耗电路及软件计算补偿法减少瞬变电磁模式的关断时间，采集到的早期瞬变信号不准确，影响视电阻率判断。第一次勘测时，使用接收线圈对所有测点探测后，还需要对异常测点进行第二次探测，重复移动接收线圈，野外工程量较大。

CN103018781A公开的“2D/3D核磁共振与瞬变电磁联用仪及野外工作方法”，该仪器有二维和三维两种探测模式，二维探测模式使用8个接收机，三维探测模式使用64个接收机，对测点分别进行二维和三维的核磁共振方法探测与瞬变电磁方法探测。虽然有效提高了探测的横向分辨率和地下水成图的准确性，但是接收线圈过多，铺设复杂且携带不方便，野外工程量较大。

发明内容：

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于SQUID低温超导磁敏传感器的核磁共振与瞬变电磁联用仪。

本发明的另一目的是提供一种基于SQUID低温超导磁敏传感器的核磁共振与瞬变电磁联合探测的工作方法。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

核磁共振与瞬变电磁联用仪，是由计算机1经信号采集卡4和信号调理电路9与SQUID传感器13连接，计算机1经MCU3、CPLD信号产生模块2和电源模块6与24V电瓶10连接，电源模块6经发射回路7和光耦8与信号调理电路9连接，CPLD信号产生模块2经发射回路7和发射线圈11与能量快速消耗电路12连接，MCU3分别与E²PROM5、光耦8和信号调理电路9连接构成。

所述的发射回路7是由切换开关14经瞬变电磁桥路驱动15和第一COMS桥路16与双向二极管17连接，切换开关14经核磁共振驱动18、第二COMS桥路19、配谐电容20和储能发射模块21与双向二极管17连接构成。

所述的信号调理电路9是由高压继电器22经二极管保护电路23、联用仪前置放大器24、带通滤波器27和TEM放大器26与程控增益放大器25连接构成。

核磁共振与瞬变电磁联用仪的工作方法，包括以下步骤：

a、将联用仪放置在探测区域，把正方形单匝回线发射线圈11覆盖铺置在探测区域平行面上，把SQUID传感器13放置在测点位置；

b、将发射线圈11连接到发射机，将SQUID传感器13连接到接收机，接收机再通过网线与计算机1相连，MCU3通过串口转USB口线与计算机1相连，运行计算机1内预置的现有联合反演软件对仪器各部分进行检测，确保各部分都正常；

c、在计算机1设置面板中选择瞬变电磁模式，对接收系统的信号调理电路9配置放大器参数，设置放大器参数为10倍；

d、计算机1向CPLD信号产生模块2发出指令，控制产生瞬变电磁发射信号后传给发射回路7，CPLD信号产生模块2控制电源模块6对发射回路7提供瞬变电磁模式发射电压，设置电压为24V；

e、SQUID传感器13接收到瞬变电磁感应二次场后，由信号调理电路9预处理后传给信号采集卡4后经计算机1传给MCU3；