[发明专利]基于PWM调控技术的宽配谐磁共振探测装置及探测方法

说明书

本发明涉及一种基于PWM调控技术的宽配谐磁共振探测装置及探测方法，包括PC上位机向STM32+FPGA收发主控模块发送发射参数，显示工作状态以及存储采集到的磁共振信号数据；发射系统包括蓄电池，经由DC‑DC变换器变换后向储能电容充电，通过大功率二极管与H桥发射模块相连，H桥发射模块通过小功率二极管连接至可控恒压源；STM32+FPGA收发主控模块通过PWM驱动模块驱动H桥发射模块；PWM驱动模块通过双向二极管连接至收发切换装置；接收系统，通过收发切换装置控制与收发一体线圈连接；根据主控模块的指令，收发切换装置控制发射系统或接收系统与收发一体线圈的连接。解决采用收发一体线圈发射时传统配谐关断时间长的问题，减小了磁共振探测装置的死区时间。

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PWM调控技术的宽配谐磁共振探测装置及探测方法。

背景技术

地面磁共振技术(Magnetic Resonance Sounding，MRS)是一种有效的地球物理探测方法，在浅层地下水探测、灾害水源探测等领域应用广泛。在进行磁共振探测时，发射系统通过发射线圈发射激发脉冲激发水中氢质子，再由接收系统采集通过接收线圈感应到的磁共振信号。目前的磁共振探测技术由于采用LCR串联谐振方式发射，发射线圈可以等效为电感与电阻的串联，再与选择合适量值的电容器串联，进行配谐，使其在拉莫尔频点谐振，可以降低负载的等效阻抗，在相同发射电压情况下，探测深度更大。然而，LCR串联谐振在发射结束后，电流震荡衰减，导致发射关断较慢，使得采集的信号延迟，且由于磁共振信号本身为e指数衰减形式，无法获取早期的大幅值信号。尤其是含水层类型为砂质粘土层时，平均弛豫时间小于30ms，在发射完全关断之后进行采集，信号衰减严重，大量信号损失，几乎无法探测到有效磁共振信号，严重影响探测效果。

发明内容

针对上述现有技术中提到的问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于PWM调控技术的宽配谐磁共振探测装置，解决信号衰减严重，大量信号损失，几乎无法探测到有效磁共振信号的问题。

本发明的另一目的是提供一种基于PWM调控技术的宽配谐磁共振探测方法。

本发明是这样实现的，一种基于PWM调控技术的宽配谐磁共振探测装置，用于浅层磁共振探测，该装置包括：PC上位机、STM32+FPGA收发主控模块、发射系统、收发切换装置、收发一体线圈以及接收系统，其中，

PC上位机，用于人机交互，向STM32+FPGA收发主控模块发送发射参数，显示工作状态以及存储采集到的磁共振信号数据；

发射系统，包括蓄电池，经由DC-DC变换器变换后向储能电容充电，通过大功率二极管与H桥发射模块相连，所述H桥发射模块通过小功率二极管连接至可控恒压源；STM32+FPGA收发主控模块通过PWM驱动模块驱动H桥发射模块；所述H桥发射模块通过双向二极管连接至收发切换装置；

接收系统，通过收发切换装置控制与收发一体线圈连接；

收发切换装置，通过接收STM32+FPGA收发主控模块的指令控制发射系统或接收系统与收发一体线圈的连接。

进一步地，所述接收系统包括前置放大电路，信号调理电路，程控放大模块，LPF模块，以及A/D转换模块，所述接收系统的前置放大电路连接至收发切换装置，通过前置放大电路将信号放大，依次经由信号调理电路、程控放大模块、LPF模块、以及A/D转换模块后传递至STM32+FPGA收发主控模块。

进一步地，所述收发切换装置包括开关驱动模块以及收发切换开关，所述开关驱动模块根据接收STM32+FPGA收发主控模块的指令，通过收发切换开关控制发射系统或接收系统与收发一体线圈的连接。