本文關鍵詞：核磁共振超前探測儀利用參考線圈提高信噪比方法研究

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【摘要】：隨著我國經(jīng)濟社會的飛速發(fā)展，地下資源的開采與利用日益增多，，礦井隧道等地下工程的建設對國民經(jīng)濟愈顯重要。開展坑道水超前探測工作，預防坑道突水事故，保障人員財產(chǎn)安全，是目前急待解決的重要科技難題與工程難題。核磁共振探測(Magnetic Resonance Sounding, MRS)技術是目前唯一能夠直接探測地下水并標定含水量的地球物理探測方法，具有高分辨性、高效性、信息量豐富和解釋唯一性等優(yōu)點，在對坑道水的超前探測研究中占有十分重要的地位。該方法通過在探測面發(fā)射拉莫爾頻率的激發(fā)電磁場，使探測空間內水中氫原子核發(fā)生磁共振效應，當激發(fā)場消失后氫原子核即會向外輻射拉莫爾頻率的電磁場，用接收線圈拾取這一感應電動勢的信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理與反演解釋后就能得到探測空間內的水文地質參數(shù)。但是在坑道探測中，由于電力線諧波干擾強度過大，導致傳統(tǒng)濾波方法效果有限，亟需一種能夠有效提高信噪比的方法。 本文是針對吉林大學核磁共振項目組自主研發(fā)的JLMRS-Ⅱ型核磁共振坑道水超前探測儀抗干擾問題的研究，采用參考線圈法對電力線諧波進行抑制。根據(jù)坑道中的空間環(huán)境設計了先相減后采集的信號接收系統(tǒng)，計算了參考線圈相對于主線圈的設計距離并進行了實測驗證。采用接收線圈非正常配諧的處理方案解決了主線圈與參考線圈對信號的相移出現(xiàn)誤差的問題，完成了基于參考線圈的信號接收系統(tǒng)的硬件設計與軟件設計，并對系統(tǒng)進行了基本功能測試和野外實測。論文的主要內容如下： 1、簡要說明了應用核磁共振技術超前探測坑道水的意義，介紹了國內外核磁共振技術的發(fā)展研究現(xiàn)狀。 2、介紹了核磁共振地下水探測的基本原理，說明了JLMRS-Ⅱ型核磁共振坑道水超前探測儀的工作原理，并分析了儀器在坑道探測中遇到的抗干擾問題。 3、說明了參考線圈法抗干擾的基本原理并做出了方案選擇，進行了參考線圈與主線圈的相對位置設計并進行了實驗驗證，對基于參考線圈的信號接收系統(tǒng)的結構進行了設計。 4、提出了接收線圈非正常配諧的調整方案，完成了信號調理電路、減法器、有效值檢測電路以及可控增益放大器的電路設計，并設計了基于STM32的系統(tǒng)控制軟件。 5、經(jīng)過試驗測試，驗證了基于參考線圈的信號接收系統(tǒng)的基本功能達到了設計要求。通過野外實測，證明了此系統(tǒng)可以有效地提高核磁共振坑道水探測信號的信噪比。
【關鍵詞】：核磁共振 超前探測 參考線圈 信噪比
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH763.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文研究內容12-14
• 第2章 核磁共振超前探測原理14-20
• 2.1 核磁共振地下水探測基本原理14-15
• 2.2 核磁共振坑道水超前探測儀工作原理15-17
• 2.3 坑道水超前探測中存在的抗干擾問題17-19
• 2.4 本章小結19-20
• 第3章 基于參考線圈的信號接收系統(tǒng)結構設計20-27
• 3.1 參考線圈法抑制環(huán)境干擾的基本原理與方案選擇20-21
• 3.2 參考線圈與主線圈相對位置設計21-24
• 3.3 系統(tǒng)結構的組成與連接24-26
• 3.4 本章小結26-27
• 第4章 基于參考線圈的信號接收系統(tǒng)電路與軟件設計27-41
• 4.1 配諧電容設計27-31
• 4.2 信號調理電路31-34
• 4.3 有效值檢測電路與減法器的設計34-35
• 4.4 可控增益放大器的設計35-37
• 4.5 系統(tǒng)軟件設計37-40
• 4.6 本章小結40-41
• 第5章 基于參考線圈的信號接收系統(tǒng)功能測試41-47
• 5.1 基本功能測試41-44
• 5.2 野外實測與結果分析44-46
• 5.3 本章小結46-47
• 第6章 全文總結47-49
• 6.1 本文完成的主要工作47
• 6.2 下一步工作建議47-49
• 參考文獻49-52
• 作者簡介及在學期間所取得的科研成果52-53
• 致謝53

【參考文獻】

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本文編號：718452