[发明专利]基于宽配谐的短死区磁共振发射装置及控制方法

说明书

本发明涉及地球物理勘探设备领域，具体而言，涉及一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置及控制方法，PC上位机，主控模块，根据上位机的指令，控制DC‑DC变换器为储能电容充电，充电能量来源为蓄电池；通过发送PWM波控制H桥发射模块及线圈进行双极性脉冲发射，发射能量来源为储能电容；以及通过控制第一开关驱动模块控制第一开关的通断，通过控制第二开关驱动模块控制第二开关的通断，通过控制第三开关驱动模块从而控制钳位模块的钳位电压；通过取反电路，用于将主控模块的开关控制信号取非，对第一开关和第二开关导通信号进行互补。解决信号本身幅度较低，经能释时间衰减后几乎完全淹没在噪声中，为后续数据处理及反演带来极大困难，严重影响探测效果的问题，能够有效缩短发射系统的关断时间，减小磁共振探测的死区时间，从而提高信号幅度。

技术领域

本发明涉及地球物理勘探设备领域，具体而言，涉及一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置及控制方法。

背景技术

地面磁共振技术(Magnetic Resonance Sounding，MRS)是目前唯一一种非入侵式地下水探测的地球物理方法，被广泛应用在地下水探测中。磁共振探水系统进行地下水探测时，首先由发射机通过负载线圈发射一定时间的双极性脉冲，将地下水中的氢质子激发，然后撤去激发脉冲，接收机通过同一线圈接收感应到的自由感应衰减(Free InductionDecay，FID)信号，从而反演得出水文地质情况。

MRS有效信号为nV级，因此接收系统满足弱信号采集系统的特点。由于负载线圈呈感性，发射时会存储大量能量，而收发采用同一线圈时，直接开始接收不仅无法分辨出有效MRS信号，更会烧毁接收机。因此，在激发脉冲结束后到信号开始接收前，需要一段时间用于线圈释放能量，该时间称为能释时间，也叫仪器的死区时间。

对于传统的磁共振探测，发射时在发射回路中串联适当容值的电容以达到配谐的目的，加入配谐电容后，回路处于欠阻尼状态。在激发脉冲结束后，线圈中的电流震荡衰减，导致线圈中能量释放缓慢，死区时间极长。对于100*100m的线圈，激发电流为50A时，关断时间tr约为10ms。然而在激发信号撤去后，地下水中氢质子立刻开始释放自由衰减信号，且该信号为指数衰减的形式，现阶段磁共振系统死区时间一般为20ms，因此，在能释时间内，大量有效MRS信号损失，导致接收到的信号信噪比低。尤其在浅层探测应用中，信号本身幅度较低，经能释时间衰减后几乎完全淹没在噪声中，为后续数据处理及反演带来极大困难，严重影响探测效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置及控制方法，解决信号本身幅度较低，经能释时间衰减后几乎完全淹没在噪声中，为后续数据处理及反演带来极大困难，严重影响探测效果的问题。

本发明是这样实现的，

一种基于宽配谐的短死区磁共振发射装置，用于磁共振探测系统，该装置包括：PC上位机，主控模块，DC-DC变换器，蓄电池，储能电容，第一开关驱动模块，第二开关驱动模块，第三开关驱动模块，第一开关，第二开关，H桥发射模块及线圈、钳位模块以及取反电路，

PC上位机，通过PC上位机向主控模块发送发射参数以及控制指令，并显示系统工作状态；

主控模块，根据上位机的指令，控制DC-DC变换器为储能电容充电，充电能量来源为蓄电池；通过发送PWM波控制H桥发射模块及线圈进行双极性脉冲发射，发射能量来源为储能电容；以及通过控制第一开关驱动模块控制第一开关的通断，通过控制第二开关驱动模块控制第二开关的通断，通过控制第三开关驱动模块从而控制钳位模块的钳位电压；

第一开关，用于控制储能电容与H桥发射模块及线圈的通断；

第二开关，用于控制H桥发射模块及线圈与钳位模块的通断；

钳位模块，用于电压钳位，从而达到快速关断的目的；