[发明专利]面向浅层地下水和烃类物质的地面磁共振探测装置及方法

说明书

本发明公开了一种面向浅层地下水和烃类物质的地面磁共振探测装置及方法，装置由上位机、主控模块、DC‑DC转换器、H桥发射模块、开关驱动模块、采集卡、蓄电池、发射线圈Tx、接收线圈Rx1、接收线圈Rx2、开关组、前置放大模块、带通滤波模块、滑轨驱动器及支撑杆滑轨构成，本发明采用两个接收线圈等间距分布于发射线圈两侧的对称结构，在超浅层或短弛豫精细探测模式下，抵消了发射线圈对接收线圈的影响，可以完全消除因耦合产生的死区时间，获取完整的磁共振信号。在超浅层或短弛豫精细探测模式下，通过获取两接收线圈感应信号之差，保留有效磁共振信号同时从源头压制了远端环境噪声，有效提高了信噪比。

技术领域

本发明属于地球物理勘探领域，具体而言，涉及一种面向浅层地下水和烃类物质的地面磁共振探测装置及方法。

背景技术

地面磁共振技术(Magnetic Resonance Sounding，MRS)是一种利用氢质子受激发后产生弛豫现象的一种地球物理方法，主要用于地下水和烃类有机污染物的无损检查，具有定性定量的特点。

传统探测方法探测时，在地面上重叠铺设尺寸相同的一个发射线圈和一个接收线圈，发射系统通过发射线圈向地下发射激发脉冲，激发地下水或烃类物质中的氢质子，撤去该脉冲后，闭合开关将接收线圈接入接收系统后级电路，从而获取磁共振信号。然而由于该方法探测方式导致两个问题，一是接收线圈受发射电流的耦合影响，产生了较长的死区时间，进而导致部分短弛豫时间的信号(小于死区时间)无法被检测到，长弛豫时间信号的早期信息缺失；二是磁共振探测有效信号幅度只有nV级，易受环境噪声影响，难以提取。

公告号为CN 103852794 B的专利文献中公开了一种用于烃类污染浅层地下水磁共振检测装置及检测方法，提出采用永磁体提高当地磁场强度，能够一定程度上增强信号。但这种方法在进行探测时仍存在死区时间，无法解决早期高幅值有效磁共振信号损失的问题，更无法对短弛豫时间的待测目标进行有效测量。

李同.地面磁共振早期信号检测及频域分段噪声消减方法研究[D].吉林大学，2015提出Q-switch技术来减少接收线圈的能释时间来缩短死区时间，但依然无法从根本上消除死区时间；其次还采用参考消噪的方式降低环境噪声的影响，这种方法在一定程度上可以对噪声进行压制，但在强噪声环境中，信噪比较低，传统地面磁共振技术仍无法有效工作。

因此，在进行短弛豫时间的目标体探测时，亟需一种缩短探测的死区时间且能够从探测源头对环境噪声进行压制的技术。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供了一种面向浅层地下水和烃类物质的地面磁共振探测装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种面向浅层地下水和烃类物质的地面磁共振探测装置，其特征在于，该装置由上位机、主控模块、DC-DC转换器、H桥发射模块、开关驱动模块、采集卡、蓄电池、发射线圈Tx、接收线圈Rx1、接收线圈Rx2、开关组、前置放大模块、带通滤波模块、滑轨驱动器及支撑杆滑轨构成，所述上位机与主控模块相互连接；所述主控模块分别与DC-DC转换器、H桥发射模块、开关驱动模块、采集卡及滑轨驱动器连接，且H桥发射模块和DC-DC转换器连接；所述蓄电池与DC-DC转换器连接；所述发射线圈Tx与H桥发射模块连接；所述接收线圈Rx1和接收线圈Rx2连接到开关组上；所述开关组与开关驱动模块连接，同时开关组与前置放大模块连接；所述前置放大模块与带通滤波模块连接；所述带通滤波模块与采集卡连接；所述支撑杆滑轨与滑轨驱动器连接；

上位机用于向主控模块发送系统参数及工作模式指令，并用于存储主控模块向其反馈的数据；