本文關(guān)鍵詞：基于LabVIEW的地面磁共振實(shí)時(shí)參考消噪方法研究

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【摘要】：地面核磁共振技術(shù)(Magnetic Resonance Sounding,MRS)是唯一一種能夠直接探測地下水含量的地球物理方法。目前,MRS儀器從最初的單通道發(fā)展到多通道探測;信號(hào)處理方法從最基本的數(shù)字疊加、工頻陷波器發(fā)展到自適應(yīng)陷波器、8字型線圈、小波分析、非線性能量算子、自適應(yīng)濾波器等現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理技術(shù)。通過儀器和數(shù)據(jù)處理方法的不斷發(fā)展,使得MRS技術(shù)在地下水資源勘查領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用�？v然取得了重要進(jìn)展,然而MRS信號(hào)微弱,通常為納伏級(jí),傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法一般是在野外實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,將采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到上位機(jī)進(jìn)行消噪和后續(xù)反演解釋。在噪聲干擾嚴(yán)重區(qū)域,野外直接觀測核磁共振信號(hào)困難,無法直觀判定儀器工作性能和采集數(shù)據(jù)的有效性。因此,將MRS數(shù)據(jù)處理方法移植到硬件系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)采集結(jié)束后直接在現(xiàn)場進(jìn)行消噪處理,實(shí)現(xiàn)MRS信號(hào)實(shí)時(shí)消噪是非常必要的。本文基于多通道核磁共振探測儀器,提出了實(shí)時(shí)自適應(yīng)參考消噪方法,為滿足現(xiàn)場實(shí)時(shí)快速處理的目標(biāo),研究了變步長的最小均方(Least Mean Square,LMS)算法和收斂因子步長確定方法;設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)參考消噪系統(tǒng)并構(gòu)建了其硬件和軟件平臺(tái);基于Lab VIEW平臺(tái)設(shè)計(jì)了變步長LMS算法,通過理論仿真驗(yàn)證了算法有效性;將Lab VIEW平臺(tái)設(shè)計(jì)的算法固化到FPGA系統(tǒng)中,最終實(shí)現(xiàn)MRS信號(hào)實(shí)時(shí)參考消噪。本文采用模擬MRS信號(hào)在校內(nèi)環(huán)境進(jìn)行了測試,在模擬MRS信號(hào)中加入實(shí)測噪聲,當(dāng)信噪比為-26.82d B時(shí),實(shí)時(shí)消噪處理后信噪比可達(dá)到-6.05d B;在長春市北郊進(jìn)行了野外實(shí)測實(shí)驗(yàn),距離主探測線圈25米和50米鋪設(shè)了兩個(gè)25米x25米參考線圈,采用實(shí)時(shí)參考消噪算法后,三次實(shí)驗(yàn)的噪聲水平都降低10 d B以上,并且能夠在下位機(jī)系統(tǒng)中直接實(shí)時(shí)觀察參考消噪的效果,驗(yàn)證了基于Lab VIEW的實(shí)時(shí)參考消噪方法的實(shí)用效果。本文提出的基于Lab VIEW的地面磁共振實(shí)時(shí)參考消噪方法提高了核磁共振儀器在強(qiáng)噪聲環(huán)境下獲取有效MRS信號(hào)的能力,能夠在現(xiàn)場實(shí)時(shí)觀測消噪效果,判定MRS探測儀器性能,從而提高了野外工作效率,對(duì)拓展核磁共振方法應(yīng)用范圍,推動(dòng)磁共振技術(shù)的進(jìn)步,具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P641.7

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本文編號(hào)：1262218