本文關(guān)鍵詞：抗干擾質(zhì)子旋進磁力儀的研制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科學的進步和技術(shù)的革新,地下水探測的方法越來越多樣化,但核磁共振技術(shù)是目前唯一的非侵入式直接進行地下水探測的方法。該方法與傳統(tǒng)的地球物理探測地下水的方法相比,具有高分辨率、高效率、信息量豐富、反演解釋唯一、探測結(jié)果量化等優(yōu)點,近三十年來已在尋找和評價地下淡水資源、預防堤壩滲漏、監(jiān)測山體滑坡、礦井/隧道災害水源超前探測等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用�；诤舜殴舱窦夹g(shù)的地下水探測儀器中,發(fā)射系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)之一為諧振發(fā)射技術(shù)。這一技術(shù)利用LC串聯(lián)諧振原理,向待測區(qū)域發(fā)射頻率等同于當?shù)乩獱栴l率的高壓正弦波,使交變的正弦電流感應(yīng)出與地磁場成一定角度的激勵磁場,并激發(fā)水中的氫質(zhì)子發(fā)生能級躍遷,產(chǎn)生核磁共振宏觀效應(yīng);拉莫爾頻率越準確,核磁共振宏觀效應(yīng)越明顯,探測結(jié)果越接近真實情況。當?shù)氐卮艌鲋蹬c拉莫爾頻率之間存在一個定量的比例關(guān)系,因此準確測量當?shù)氐卮艌鲋凳呛舜殴舱竦叵滤綔y儀器準確有效應(yīng)用的前提條件。隨著應(yīng)用范圍和領(lǐng)域的擴大,特別是在復雜應(yīng)用環(huán)境中,比如城鎮(zhèn)周邊、村莊附近、礦井/隧道等電磁干擾噪聲比較大的地方,傳統(tǒng)的質(zhì)子旋進磁力儀不能測出準確的磁場值,因此迫切需要研制一款抗干擾能力強、穩(wěn)定、可靠的質(zhì)子旋進磁力儀,對地磁場進行準確的測量,為核磁共振地下水探測儀器的發(fā)射系統(tǒng)提供真實準確的頻率參考。本文針對目前市面上的質(zhì)子旋進測磁儀器信號調(diào)理電路功能單一、且均是基于單次自由感應(yīng)衰減(FID)信號進行硬件測頻進而得出磁場值的情況,設(shè)計了一種抗干擾質(zhì)子旋進磁力儀。儀器硬件電路控制部分基于ARM和CPLD,在信號調(diào)理電路中加入了低矩形系數(shù)的寬帶帶通濾波器,利用美國NI儀器公司設(shè)計的24bit采集卡進行信號采集和存儲,同時基于上位機Lab VIEW軟件對信號進行了疊加去噪和單頻測量,即基于疊加的自由感應(yīng)衰減(FID)信號進行軟件實時測頻求得磁場值,克服了在電磁干擾比較大的地方單次自由感應(yīng)衰減(FID)信號信噪比低、頻率測量不準確的缺點。儀器可以根據(jù)死區(qū)時間和弛豫時間的長短設(shè)置延時和采集時間,根據(jù)噪聲水平的大小靈活調(diào)整疊加次數(shù),能任意設(shè)置接收配諧電容值,實現(xiàn)最理想的LC選頻特性,并且能夠?qū)崟r顯示單次信號和疊加信號的時域波形和頻域頻譜并自動存儲,實現(xiàn)了為核磁共振地下水探測儀器提供輔助測磁的功能。本論文設(shè)計的抗干擾質(zhì)子旋進磁力儀,借鑒了有效的抗干擾措施,在室內(nèi)和野外實驗中均取得了良好的測量結(jié)果:在電磁噪聲干擾比較小的應(yīng)用環(huán)境中,地磁場測量精度能達到±0.01n T;在噪聲干擾比較大的應(yīng)用環(huán)境中,其他測磁儀器不能正常工作的情況下,本儀器采取低矩形系數(shù)帶通濾波器、信號疊加消噪、軟件單頻測量等技術(shù),實現(xiàn)了磁場的準確測量,精度能達到1n T。本設(shè)計緊密結(jié)合項目需求,實現(xiàn)了地磁場值的穩(wěn)定測量,驗證了其可靠性和實用性,能為核磁共振地下水探測儀器的發(fā)射系統(tǒng)提供真實準確的頻率參考。
【關(guān)鍵詞】：質(zhì)子旋進磁力儀 寬帶濾波 疊加消噪 單頻測量 抗干擾
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P641.7;O482.532
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀12
• 1.3 本文研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排12-15
• 第2章 質(zhì)子旋進磁力儀基本原理及整體系統(tǒng)設(shè)計15-19
• 2.1 質(zhì)子旋進磁力儀的基本原理15-16
• 2.2 抗干擾質(zhì)子旋進磁力儀的整體設(shè)計16-18
• 2.3 本章小結(jié)18-19
• 第3章 抗干擾質(zhì)子旋進磁力儀硬件設(shè)計19-37
• 3.1 電源模塊設(shè)計19-20
• 3.2 繼電器切換模塊設(shè)計20-22
• 3.2.1 極化電路設(shè)計20-21
• 3.2.2 切換電路設(shè)計21-22
• 3.3 信號調(diào)理模塊設(shè)計22-31
• 3.3.1 配諧電路分析22-26
• 3.3.2 放大電路設(shè)計26-28
• 3.3.3 寬帶濾波電路設(shè)計28-31
• 3.4 控制模塊設(shè)計31-33
• 3.4.1 ARM模塊設(shè)計31-32
• 3.4.2 CPLD模塊設(shè)計32-33
• 3.5 采集模塊設(shè)計33-34
• 3.6 GPS模塊設(shè)計34-36
• 3.7 本章小結(jié)36-37
• 第4章 抗干擾質(zhì)子旋進磁力儀控制軟件編制37-47
• 4.1 控制模塊軟件設(shè)計37-39
• 4.1.1 ARM軟件設(shè)計37-38
• 4.1.2 CPLD軟件設(shè)計38-39
• 4.2 抗干擾質(zhì)子旋進磁力儀通信協(xié)議制定39-41
• 4.3 上位機控制軟件設(shè)計41-46
• 4.3.1 疊加消噪原理及實現(xiàn)41-42
• 4.3.2 單頻測量軟件實現(xiàn)42-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 第5章 室內(nèi)及野外對比試驗47-65
• 5.1 電磁屏蔽室對比試驗47-56
• 5.1.1 純凈磁場對比試驗48-52
• 5.1.2 抗干擾對比試驗52-56
• 5.2 野外對比實驗56-63
• 5.2.1 燒鍋鎮(zhèn)對比實驗56-58
• 5.2.2 長春公園對比實驗58-62
• 5.2.3 神華烏海能源公烏素煤礦井下對比試驗62-63
• 5.3 本章小結(jié)63-65
• 第6章 全文總結(jié)及研究建議65-67
• 6.1 全文總結(jié)65-66
• 6.2 下一步研究建議66-67
• 參考文獻67-70
• 作者簡介及在學期間所取得的科研成果70-71
• 致謝71

【參考文獻】

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本文編號：432981