[发明专利]一种地空核磁共振地下水探测系统及探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及寻找地下水探测系统，尤其是一种适用于地形复杂区域探测的地空核磁共振地下水探测系统及探测方法。

背景技术

我国水资源的利用率及人均用水量均低于世界平均水平，水资源短缺严重影响着社会经济的可持续发展。寻找和评价地下水的方法有很多，但均依赖于探测含水构造或物理异常间接找水，不具备定性、定量分析地下水的能力。核磁共振测深（Magnetic Resonance Sounding, MRS）法是目前世界上唯一一种可直接探测地下水的地球物理方法，具有分辨率高、效率高、信息量丰富和解的唯一性等优点，近二十年来在国内外得到了迅速的发展。为适应我国经济的快速发展并满足对水资源的需求，需要利用核磁共振技术，进一步扩大地下水的勘探范围。除了层状孔隙水，裂隙水和岩溶水的储备量也很大，具有很高的开发利用价值。然而，这些含水体主要分布于山地、丘陵等地表环境复杂区域，勘探难度大，有必要探索和发展适合于复杂地形区域的核磁共振探测系统及探测方法。

专利CN103412341A公开了一种“冷线圈核磁共振地下水探测装置及探测方法”，由计算机经主控单元、发射机与发射线圈连接，主控单元经接收机与冷线圈探头连接，计算机与接收机连接构成。采用冷线圈匹配单元，克服大电流耦合影响探测深度的问题。冷线圈浸没在液氮低温环境中，极大的降低了线圈内阻，提高线圈Q值，使得冷线圈探头对频率的筛选有了显著的提高，压制了噪声，提高了探头灵敏度，提高了信噪比，能获得质量更优的核磁信号。专利CN102221711A公开了一种“核磁共振差分探测坑道突水超前预测装置及探测方法”，由计算机经主控制单元、发射驱动电路和发射桥路分别与高压电源、配谐电容和发射与接收一体线圈连接，接收多匝线圈两端经第二保护开关、第二信号调理电路与多通道采集电路连接，计算机经主控制单元分别与第一保护开关和第二保护开关连接，第一保护开关经第一信号调理电路和多通道采集电路与第二信号调理电路连接构成。接收一体线圈垂直装在测点左侧，接收多匝线圈垂直装在右侧。采用两个接收线圈同时接收核磁共振信号，根据接收回的信号进行数据处理，精确定位含水体的位置、大小、含水率、渗透系数。专利CN103033849B公开了一种“多通道核磁共振地下水探测仪及其野外工作方法”，由计算机配置发射机和各接收机的工作参数，各接收机的工作模式可以在核磁共振测量模式和带参考核磁共振测量模式之间进行切换，每个接收机均可连接一个接收线圈和一个参考线圈，参考线圈个数的选取可依据当地环境噪声水平而定，最多可连接8个参考线圈，在使用带有参考线圈的多通道核磁共振地下水探测仪进行探测时，通过自适应消噪算法对所取得的核磁共振信号数据进行消噪处理，通过多通道测量方式实现对地下水体的二维探测，有效提高探测的横向分辨率的同时，也提高了核磁共振信号的信噪比，有利于在复杂地貌条件下和噪声较大环境下对测区进行核磁共振探测。

上述发明的冷线圈核磁共振地下水探测装置采用冷线圈探头极大的减少了核磁共振找水仪的线圈体积，能够灵活地用于矿井和隧道等狭窄工作环境中，对复杂地表环境下的大范围探测则无能为力；核磁共振差分探测坑道突水超前预测装置将发射部分和接收部分集于一体，探测过程复杂，灵活性差，探测范围有限，难以实现对地下水体的广泛勘查；多通道核磁共振探测仪在实现地下水体的二维探测时，需要铺设多个线圈，合理的选择线圈组合方式，因而布线复杂，探测效率低，而且针对人员和仪器难以进入的山地、丛林等特殊地区，不适合采用在地面铺设线圈的方式接收核磁共振信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种地空核磁共振地下水探测系统及探测方法，适用于地下水大范围高效率高分辨率探测，既能节省测量时间，又能得到大深度的探测结果，对复杂地貌条件下的地下水探测具有重要意义。

本发明是这样实现的，

一种地空核磁共振地下水探测系统，该系统包括两个接地电极，接地电极通过发射导线连接发射机，所述发射机通过地面主控系统控制，发射机通过改变接地电极的发射电流向地下发射频率为当地拉莫尔频率的激发电流，激发地下水中的氢原子形成宏观磁矩，这一宏观磁矩在地磁场中进行旋进运动，当激发电流停止后，氢原子核自旋产生弛豫现象，再用搭载在飞行器上的接收线圈采集宏观磁矩进动产生的核磁共振信号，所述地面主控系统经通讯模块远程控制激发电流的发射与停止，地面主控系统经通讯模块远程控制与接收线圈连接的接收机在激发电流停止的间隙采集核磁共振信号，采集到的核磁共振信号将通过通讯模块传至上位机。