[发明专利]基于相控阵的核磁共振地下水定向探测系统及探测方法

权利要求书

1.一种基于相控阵的核磁共振地下水定向探测系统，铺设于地下水探测区域，其特征在于，包括计算机、控制单元、发射系统及接收系统，所述发射系统由n个移相器、n个发射机和n个发射线圈构成；所述接收系统由n个接收机和n个接收线圈构成；所述系统还包括n个发射/接收切换控制器，分别与发射机和接收机连接，用于切换探测系统的发射/接收状态；其中，n为大于1的整数；其中，n个发射线圈及n个接收线圈等间距共线设置；

所述计算机，与所述控制单元连接，用于获取延时时间并传递给所述控制单元；所述计算机还用于根据发射脉冲距，及根据当地地磁场的强度、发射线圈的电感特性，计算发射机中的配谐电容的大小；所述计算机还用于根据发射电流和发射时间设置多个发射脉冲距；

所述控制单元，分别与各个电路模块及计算机连接，用于对系统各部分的参数进行设置及系统的协调控制；

所述移相器，分别与控制单元与发射机连接，用于根据延时时间对发射脉冲的相位进行调整，使得各脉冲矩信号同时到达目标地层；

所述发射机，分别与移相器与发射/接收切换控制器连接，用于提供向地下发射的大功率交变发射电流；

所述接收机，分别与控制单元与发射/接收切换控制器连接，用于对水中氢质子产生的核磁共振信号进行调理与采集；

所述发射线圈及接收线圈，根据系统工作状态选择与发射机或接收机连接；当系统置于发射状态时，所述发射线圈与发射机连接，用于产生大功率交变电流；当系统置于接收状态时，所述接收线圈与接收机连接，用于接收地下水中氢核由高能级跃迀至低能级产生的核磁共振响应信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述发射线圈和每个所述接收线圈为收发天线一体式结构，且n组发射线圈及接收线圈等间距共线设置。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机根据任意两个相邻发射线圈的间距、合成波束方向、第1发射线圈中心到目标地层的距离，目标地层深度，获取各发射线圈的延时时间。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机按照从大到小的顺序设置多个发射脉冲矩。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述发射机均由配谐电容经发射桥路分别与大功率电源和发射控制连接构成；

所述发射控制由具有PWM输出功能的模块和相关逻辑电路组成，用于对大功率电源进行充电控制，使大功率电源为发射线圈提供大功率瞬时电流；所述发射控制还用于给驱动电路提供两路逻辑相反并具有预设死区时间的TTL电平的控制信号，驱动电路将该控制信号经过转换后驱动发射桥路；

所述发射桥路由两个桥臂构成，每个桥臂分别有两个大功率IGBT开关管，用来将大功率电源提供的直流电源逆变成交变电流；

所述配谐电容，与所述发射线圈组成谐振回路，所述发射桥路的两个桥臂输出端连接到谐振回路的两端，当控制单元给出发射命令时，谐振回路中将产生大功率交变电流。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，控制单元由接收控制器经通讯控制器与发射控制器连接构成；

所述发射控制器用于根据延时时间控制发射机进行脉冲发射；

所述通讯控制器与计算机连接，用于将控制信号传至发射机及接收机；

所述接收控制器用于当发射线圈被发出停止发射命令后的预定死区时间后，控制接收线圈同步测量所述核磁共振响应信号，还用于选择接收线圈上传的数据，传递给计算机进行数据处理和反演解释。