[发明专利]地面磁共振信号放大电路的抗饱和装置及抗饱和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核磁共振地下水探测仪，尤其是核磁共振信号放大电路的抗 饱和装置及抗饱和方法。

背景技术

核磁共振(MRS)地下水探测技术是当今地球物理领域能够直接且无损地探 测地下水的方法。在地下水受交变磁场激发后，产生核磁共振信号，该信号是按 指数规律衰减的正弦波信号，因此称为自由感应衰减(FID)信号。FID信号一般 为纳伏(nV)级，需要经过几千或几万倍放大后才能被检测到；同时，该信号易受 外界环境电磁噪声的干扰。由于不同待测区域的干扰噪声不同，甚至在同一测量 区域不同时间段的电磁干扰噪声也不同。传统的核磁共振探水接收系统的放大装 置只是根据经验仅在系统工作之前设置一次放大倍数，而在一个测点完成测量需 要两个小时，环境噪声变化较大，尤其在噪声干扰强区段放大电路易饱和，进而 导致无法采集到有效数据。若在不同区域或同一区域不同时间测量时，采用同一 放大倍数也难以实现理想效果。尤其在复杂环境下，噪声干扰严重，放大倍数固 定不变的情况下，放大器易饱和进而导致信号失真；因此，为了防止放大器饱和 又能满足FID信号的放大倍数要求，设计一种地面磁共振信号放大电路的抗饱 和装置具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种地面磁共振信号放大 电路的抗饱和装置；

本发明的另一目的是提供一种地面磁共振信号放大电路的抗饱和装置的抗 饱和方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

地面磁共振信号放大电路的抗饱和装置，是由接收线圈1经前置放大电路2 和程控放大电路3与带通滤波电路4连接，程控放大电路3经带通滤波电路4 与AD采集卡5连接，带通滤波电路4经AD采集卡5与计算机6连接，AD 采集卡5经计算机6与发射系统9连接，计算机6经MCU控制电路7与电平 转换及电气隔离电路8连接，电平转换及电气隔离电路8与程控放大电路3连 接构成。

AD采集卡5是由ADC模块10经电平转换及电气隔离电路11与FPGA 模块12连接，RAM模块13经FPGA模块12与ROM模块14连接，FPGA 模块12分别与网络接口15和SCI接口16连接构成。

计算机6分别与网络接口15和SCI接口16连接。

地面磁共振信号放大电路的抗饱和装置的抗饱和方法，包括以下步骤：

a、在核磁共振探水系统工作之前，根据待测地点环境噪声强度人工手动设 置程控放大倍数和整体信号的上限预设值及下限预设值；

b、工作中，每次采集时间为256ms，采样点数为6400，计算机6根据本 次AD采集卡5采集的所有信号，计算出6400个采集点绝对值中的最大值V_max；

c、计算机6把V_max发送给MCU控制电路7，已知本次设置的放大倍数为 A_i，在MCU内对V_max与预设值比较，当V_max大于上限预设值V_H时，降低放大 倍数，设置下一次调整的放大倍数A_i+1＝3.2*A_i/V_max；当V_max小于下限预设值 V_L时，增大放大倍数，设置下一次调整的放大倍数A_i+1＝3.2*A_i/V_max；由于程控 放大器可选择的是2000倍、4000倍、6000倍……30000倍、32000倍以 2000为差值的等差数列，共16个不连续的整数点放大倍数，每次调整的放大 倍数A_i+1的选择依据是最接近的那个整数点放大倍数，且不大于A_i+1的整数点放 大倍数，如A_i+1＝5130，实际选择4000倍作为下一次的放大倍数；

d、MCU控制电路7通过电平转换及电气隔离电路8设置程控放大电路3 的放大倍数A_i+1，设置后的放大倍数作为下一次采集信号的放大倍数；

e、MCU控制电路7设置完成放大倍数后，向计算机6发送完成指令，计 算机6控制发射系统9发射，进行下一次激发；