【摘要】：地面磁共振技術(shù)(Magnetic Resonance Sounding,MRS)是一種非侵害性可以直接進(jìn)行地下水探測(cè)的地球物理方法,具有定性定量探測(cè)的優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于我國(guó)干旱和半干旱區(qū)域地下水資源勘探領(lǐng)域。隨著MRS技術(shù)由1D發(fā)展到2D/3D精細(xì)地下水成像,通常在幾百米范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn);磁共振系統(tǒng)需要采用一臺(tái)發(fā)射機(jī)匹配多臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行多點(diǎn)同步測(cè)量。然而,當(dāng)前系統(tǒng)的有線同步方式無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際工作需求,同步信號(hào)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)線(100m)傳輸后會(huì)產(chǎn)生衰減和失真現(xiàn)象,進(jìn)而導(dǎo)致延遲觸發(fā)或誤觸發(fā)等問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題,本文首次提出一種基于磁共振系統(tǒng)的高精度無(wú)線同步技術(shù),并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的發(fā)射與接收控制系統(tǒng),最后進(jìn)行了野外實(shí)驗(yàn)測(cè)試。論文主要研究?jī)?nèi)容如下:1.研究了地面磁共振控制系統(tǒng)的基本原理及有線同步的局限性,建立了長(zhǎng)導(dǎo)線傳輸信號(hào)模型,分析了線纜長(zhǎng)度對(duì)同步信號(hào)的影響。基于無(wú)線同步技術(shù)思路提出了新控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案和工作流程,并通過(guò)對(duì)磁共振找水儀脈沖矩規(guī)律和電容充電時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行分析,確定同步信號(hào)周期,為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。2.針對(duì)有線同步存在延遲觸發(fā)或誤觸發(fā)等問(wèn)題,提出一種基于GPS(Global Positioning System)與恒溫晶振(OCXO)的自校準(zhǔn)高精度同步授時(shí)技術(shù),全面保障系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)性。結(jié)合GPS長(zhǎng)時(shí)間無(wú)累計(jì)誤差和恒溫晶振短時(shí)間內(nèi)可輸出高精度時(shí)鐘的優(yōu)點(diǎn),進(jìn)行無(wú)線同步的補(bǔ)償設(shè)計(jì),以GPS的高精度秒脈沖為基準(zhǔn),利用PID算法對(duì)恒溫晶振頻率和相位進(jìn)行校準(zhǔn)。本文開(kāi)發(fā)了同步授時(shí)模塊,持續(xù)為發(fā)射機(jī)和接收機(jī)提供高精度的同步脈沖和準(zhǔn)確的時(shí)間信息。3.在傳統(tǒng)MRS發(fā)射與接收控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于GPS與恒溫晶振同步技術(shù)的新型控制系統(tǒng)。采用ARM+CPLD架構(gòu)方案,設(shè)計(jì)了集發(fā)射時(shí)序控制、發(fā)射電流采集、IGBT驅(qū)動(dòng)隔離電路等功能于一體的發(fā)射控制系統(tǒng);基于GPS與恒溫晶振同步授時(shí)模塊和LabVIEW軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)了接收機(jī)控制系統(tǒng),通過(guò)預(yù)設(shè)協(xié)議、解析信息等,最終實(shí)現(xiàn)了發(fā)射與接收的高精度無(wú)線同步。最后,本文針對(duì)基于GPS與恒溫晶振同步技術(shù)的磁共振找水儀控制系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明GPS有效的情況下,同步脈沖信號(hào)精度可持續(xù)保持在250ns以?xún)?nèi);在GPS突然失鎖后,儀器仍能保持近60分鐘的高精度同步工作,如果在此期間GPS重新定位有效,系統(tǒng)可迅速實(shí)現(xiàn)自校準(zhǔn),重現(xiàn)儀器的高精度同步脈沖和時(shí)間信息。綜上所述,本文的研究滿(mǎn)足了磁共振找水儀對(duì)同步精度的要求,實(shí)現(xiàn)了磁共振找水儀從有線同步到無(wú)線同步的跨越,為我國(guó)大面積2D/3D的地下水探測(cè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
【圖文】：

第 1 章 緒論 的特點(diǎn)，提出了一種基于 GPS 與恒溫晶振的自校準(zhǔn)同步技術(shù)�；谠摷夹g(shù)設(shè)計(jì)了具有自校準(zhǔn)功能的高精度授時(shí)模塊以及具有高精度同步特性的 MRS 發(fā)射與接收控制系統(tǒng)。測(cè)試結(jié)果表明新系統(tǒng)輸出的同步信號(hào)精度明顯提升，且穩(wěn)定性較好。本文開(kāi)發(fā)的基于 GPS 與恒溫晶振的自校準(zhǔn)同步技術(shù)的發(fā)射與接收控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離以及復(fù)雜環(huán)境下的高精度同步工作，為磁共振大面積 2D/3D 的可靠探測(cè)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。實(shí)際應(yīng)用中，基于 GPS 與恒溫晶振無(wú)線同步技術(shù)的四通道磁共振找水儀 3D 探測(cè)示意圖如圖 1.1 所示。圖中紅色為發(fā)射線圈，藍(lán)色為陣列接收線圈，黃色為采集噪聲的參考線圈。

色為陣列接收線圈，黃色為采集噪聲的參考線圈。 圖 1.1 本文提出的 GPS 與恒溫晶振無(wú)線同步技術(shù)磁共振找水儀 3D 探測(cè)示意圖1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 地面磁共振儀器研究現(xiàn)狀20 世紀(jì) 60 年代，Varian 首次提出了利用 MRS 技術(shù)探測(cè)地下水的構(gòu)想，但受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，該構(gòu)想僅僅停留在理論研究及專(zhuān)利申請(qǐng)階段[14]。1978年，前蘇聯(lián)科學(xué)院西伯利亞分院化學(xué)動(dòng)力學(xué)和燃燒研究所（ICKC）Semenov 等科學(xué)家設(shè)計(jì)完成了世界上首臺(tái)磁共振找水儀“HYDROSCOPE”，并通過(guò)大量野外試驗(yàn)，，證明了 MRS 技術(shù)在地下水探測(cè)方面的優(yōu)勢(shì)[15]。1994 年，法國(guó) IRIS 公司通過(guò)與 ICKC 合作，推出了世界上首套商品化的磁共振找水儀器 NUMIS 系統(tǒng)，如圖 1.2a 所示。隨后
【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】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O482.531;P228.4

【參考文獻(xiàn)】

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10 盧祥弘;陳儒軍;何展翔;;基于FPGA的恒溫晶振頻率校準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2010年07期

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3 田磊;基于自適應(yīng)PID的恒溫晶振同步控制裝置研制[D];吉林大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2708412