【摘要】：目前,我國約有40%的人口面臨缺水問題,尤其是在北方干旱、半干旱及西南巖溶地區(qū),為了解決這些地區(qū)水資源緊缺的問題,需要合理開發(fā)并利用地下淡水資源。磁共振找水技術是一種能直接有效探測到地下淡水資源的方法,由于該技術具有高分辨率、高效率、信息量豐富和解釋唯一性等特征,所以一直受到國內外水文地質研究人員的高度關注。雖然磁共振找水技術有以上諸多優(yōu)勢,但在強電力線噪聲干擾下,磁共振探水系統(tǒng)經常出現飽和現象。傳統(tǒng)的解決措施是根據幾組估計噪聲水平的實驗,人為固定一個較為合適的放大倍數,以防止系統(tǒng)飽和。這種方法沒有從根本上解決這個難題,因為噪聲特性會隨著時間發(fā)生變化,固定的放大倍數無法保證系統(tǒng)始終不出現飽和現象。針對上述問題,本文設計了基于磁共振信號峰值包絡的自適應放大系統(tǒng)。峰值包絡電路用來實時跟蹤磁共振信號的變化趨勢,編碼電路會對包絡幅值進行比較和編碼,編碼值決定程控放大器AD526的增益。在控制器FPGA模塊里進行增益碼和編碼值的轉換,同時還要存儲所有的階碼(放大倍數)。程控放大器會根據增益碼以50kHz的頻率調整增益。此外,由于系統(tǒng)增益不統(tǒng)一,還需要對獲得的原始數據和放大倍數進行歸一化和插值重構處理,以得到有效的磁共振信號。室內外實驗結果表明,自適應放大系統(tǒng)既不會在100000nV噪聲的室外環(huán)境下出現飽和現象,又能探測到有效的磁共振信號,可以進行野外磁共振找水實驗。另一方面,雖然自適應放大系統(tǒng)可以起到抗飽和的作用,但磁共振信號相對于工頻諧波噪聲仍顯得很十分微弱,為了得到高質量的數據,還需要進行消噪處理。因此,本文提出一種基于磁共振參考線圈的自適應格型聯(lián)合濾波算法。濾波器中模塊化的格型結構讓該算法具有快速收斂的能力,可以更好地改善信噪比(signal-to-noise ratio,SNR),并能適應低信噪比信號。與典型的變步長LMS算法的仿真對比實驗說明,自適應格型聯(lián)合濾波算法消除工頻噪聲的能力更強,尤其是當原始數據信噪比低于-20dB時,自適應格型聯(lián)合濾波算法處理后的信噪比要比變步長LMS算法的高出2dB左右。野外實測數據的處理結果進一步驗證了該算法的有效性。
【圖文】：

(a)平衡狀態(tài)(b)激發(fā)狀態(tài)(c)馳豫狀態(tài)圖 2.1 磁共振地下水探測原理關閉發(fā)射后，處于激發(fā)態(tài)的氫質子會逐漸恢復到平衡態(tài)，如圖(c)所示一個拉莫爾頻率的弛豫場，接收線圈受到感應后，產生自由感應衰減

圖 2.2 自適應濾波原理圖.2 是自適應濾波理論的一般框架，圖中 x (k)代表輸入信號，， (k)表示自適應濾波器輸出，它是對期望響應信號 d (k)的估計輸入信號 x (k)和自適應濾波器輸出 y (k)的差值決定。濾波器
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O482.531;P641.7

【參考文獻】

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本文編號：2692448