[实用新型]一种基于压缩感知的核磁共振信号采集装置

说明书

本实用新型属于核磁共振探测地下水仪器领域，尤其涉及一种基于压缩感知的核磁共振信号采集装置，该装置通过接收线圈接收电磁信号后传输给后端连接的信号预处理电路，信号预处理电路，所述信号预处理电路将电磁信号进行放大并滤波，使得处理后的信号大小适合AD采样，经过信号预处理电路后的信号传输至与其连接的模拟乘法器中，所述模拟乘法器的一输入端还通过减法器连接在FPGA控制单元的输出端，所述模拟乘法器的输出端与积分电路连接后，信号经过积分电路后通过低速ADC采样电路传输至FPGA控制单元，经由FPGA控制单元的输出端连接的RS485电路传输至PC中，本实用新型采集信号时的采样速率远低于原始信号的采样率，对采样装置的存储要求进一步降低。

技术领域

本实用新型属于核磁共振探测地下水仪器领域，尤其涉及一种基于压缩感知的核磁共振信号采集装置。

背景技术

中国淡水资源的人均占有量只相当于世界人均占有量的1/4，且水资源分布及其不均匀，使得地下水的探测变得尤为重要。核磁共振测深技术是目前唯一一种直接有效的探测地下水的地球物理勘探方法。其基本原理是通过探测地下水中氢质子共振跃迁产生的核磁共振信号来实现地下水探测。但是，采集到的核磁共振信号十分微弱，为nV级的，容易受到环境中的噪声干扰，同时，基于传统的Nyquist采样率采集到的数据量过大，对实验仪器的数据存储和数据传输造成了很大的压力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种基于压缩感知的核磁共振信号采集装置解决了目前核磁共振仪器采集到的信号含有太多的冗余信息，同时装置采样速率过高带来的功耗过高，不利于野外的长时间采集信号，同时，采集的压缩信号为后续的实现无线传输打下基础。

本实用新型是这样实现的，一种基于压缩感知的核磁共振信号采集装置，该装置包括：接收线圈、信号预处理电路、模拟乘法器、积分电路、低速ADC采样电路、FPGA控制单元、RS485电路和减法器，其中：通过接收线圈接收电磁信号后传输给后端连接的信号预处理电路，信号预处理电路，所述信号预处理电路将电磁信号进行放大并滤波，使得处理后的信号大小适合AD采样，经过信号预处理电路后的信号传输至与其连接的模拟乘法器中，所述模拟乘法器的一输入端还通过减法器连接在FPGA控制单元的输出端，所述模拟乘法器的输出端与积分电路连接后，信号经过积分电路后通过低速ADC采样电路传输传输至FPGA控制单元，经由FPGA控制单元的输出端连接的RS485电路传输至PC中。

进一步地，所述接收线圈采用100m×100m的正方形线圈作为接收环境当中电磁噪声的线圈。

进一步地，所述信号预处理电路包括前置放大器和带通滤波器，前置放大器包括三个低噪声的LT1028远算放大器并联后与一个LT1028运算放大器串联组成，前置放大器的输出端连接了一个带通滤波电路，带通电路由两个LT1028远算放大器构成的低通滤波器组成，截止频率为3kHz和一个高通滤波组成，截止频率为1kHz，使得组成的带通滤波器的范围在1kHz-3kHz之间。

进一步地，所述模拟乘法器采用AD633型号芯片。

进一步地，所述积分电路包括采用两片AD823运放器，通过辅助电阻和电容串联连接。

进一步地，所述低速ADC采样电路采用ADC0809型号的8位模数转换器。

进一步地，所述FPGA控制单元选用Alteral公司的EP2C8Q208C8N。

进一步地，所述RS485电路采用P485R芯片，FPGA控制单元电路的RXD和TXD引脚分别与SP485R电路的RO引脚和DI引脚相连接。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型通过压缩采样的方式，将高维的模拟信号投影降维到低维，使得所需要的采样速率大大降低，远远低于原始信号所需要的采样率，降低硬件采集部分的要求，使得系统功耗降低，有利于野外的长时间的数据采集。大大得降低了硬件的成本和传输效率。