特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置及探測方法
【專利摘要】本發明涉及一種特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置及探測方法。是由計算機通過主控制單元對發射線圈、信號接收線圈及多個噪聲抵消線圈的控制。解決了地下掘進空間狹小布線難的問題，采用配諧設置諧振頻率點的方式，鋪設多個能接收特定頻率噪聲的噪聲抵消線圈，將采集到的多通道特定頻率噪聲經計算機進行自適應窄帶帶通濾波處理，再將特定頻率噪聲從摻有噪聲的核磁共振信號中剔除，解決了地下電磁干擾和工頻諧波干擾帶來的特定頻率噪聲問題，實現了核磁共振信號的有效提取，提高了核磁共振信噪比，實現了對地下掘進工程中災害水源的精確測量、準確定位，減少了因前方地質情況不明所引發的突水、涌泥、塌方冒頂等地質災害造成的各種事故。
【專利說明】特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置及探測方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種地球物理勘探裝置及探測方法，尤其是用于地下掘進工程中尋找 災害水源的特定噪聲頻率對消地下核磁共振探測裝置及探測方法。
【背景技術】
[0002] 在隧道、礦井等地下掘進工程中，由于地質條件復雜，由地下水體引起的突水涌 泥、塌方冒頂等地質災害時有發生，給施工安全帶來了巨大的災難和無法估計的經濟損失。 同時，對地下工程中周圍的含水體進行準確的探測，可為減少未知水體引發的突水涌泥、塌 方冒頂等事故提供重要信息。
[0003] 地下掘進工程中條件復雜，空間狹小，施工設備多，再加上地下工程的支護裝置均 會產生強大的干擾，因此如何在強電磁干擾環境下檢測到極微弱的地下水體磁共振信號是 地磁場環境下災害水源磁共振地球物理勘探方法中的一個重要研究方向。
[0004] CN102096112A公開了一種基于陣列線圈的核磁共振地下水探測儀及野外探測方 法，由計算機通過串口線或網口線經控制單元、發射線圈與接收線圈連接構成，接收線圈是 由25個接收單元連接構成陣列線圈，不僅能夠實現二維和=維的地下水成像，同時可W在 復雜地形地貌上進行鋪設。該發明的優點是改善了核磁共振探測在水平面上的精度，提高 了找水效率，降低了找水成本。但該發明主要針對的是地面上的半空間應用，在類似空間狹 小、強電磁干擾的地下掘進工程中存在陣列式線圈布設困難和信號提取困難的不足。
[0005] CN102053280A公開了一種帶有參考線圈的核磁共振地下水探測系統及探測方法。 通過多路A/D采集單元同步采集發射/接收線圈中的核磁共振信號W及參考線圈中噪聲信 號的全波形數據，通過計算參考線圈采集的噪聲信號與核磁共振信號的最大相關性，實現 參考線圈最佳位置和數量的布設，在信號和噪聲統計特性未知的情況下，采用變步長自適 應算法，最大限度對消發射/接收線圈獲得核磁共振信號中的噪聲。該發明的有益之處是： 一定程度上實現了多場源噪聲干擾下核磁共振信號的提取，有效地解決了居民區核磁共振 探測干擾多、多種干擾噪聲數據難W分離的問題，但同樣面臨著在狹小空間中參考線圈布 設困難、應用受限的局限。
[0006] CN102062877A公開了一種對前方水體超前探測的核磁共振探測裝置及探測方法。 是由計算機通過串口總線分別與系統控制器、大功率電源、信號采集單元相連，系統控制器 經橋路驅動器、大功率H型發射橋路和配諧電容與發射線圈連結構成。采用垂直布設線圈 模式，有效的降低了線圈的占用面積，使該裝置可W在更加狹小的空間中展開勘探工作。可 在煤田礦井生產現場或隧道施工現場直接準確探明出前方一定距離內地下地質情況，但在 多場源強噪聲等復雜工作環境中仍存在核磁共振信號有效提取的問題。
[0007] 上述發明的核磁共振找水裝置針對特殊的需要和應用場合均具有較高的測量精 度和良好的測量效果，但都存在一些不足；在空間狹小、環境復雜的地下掘進工程中，地面 核磁共振探測中比較有效的方法，類似陣列式、多通道、參考線圈消噪等方法均因空間受限 面臨實現困難、線圈應數不夠而不能接收到有效信號等對工作環境適應差的問題；同時在 針對隧道、礦井的的核磁共振找水裝置中，雖然采用了多應小線圈接收的方式，解決了狹小 空間接收線圈鋪設的問題，但在強噪聲復雜地下工程中仍然存在核磁共振信號不能從噪聲 中有效提取的問題。
【發明內容】
[000引本發明的目的就是針對上述現有技術存在的不足，提供一種能夠應用于空間狹 小、特定頻率噪聲復雜的地下掘進工程中，利用多個空屯、線圈實現特定頻率噪聲對消的地 下核磁共振探測裝置，通過采用其中一個空屯、線圈作為核磁共振信號接收裝置、其他若干 個空屯、線圈作為特定頻率噪聲信號接收裝置，通過將滲有噪聲的核磁共振信號與經過上位 機處理過的噪聲信號相減從而對噪聲進行剔除，進而達到提高信噪比、提取出有效的核磁 共振信號，實現對地下掘進工程中災害水源的精確測量，準確定位、減少因前方地質情況 不明所引發的突水、涌泥、塌方冒頂等地質災害的特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝 置；
[0009] 本發明的另一目的就是提供一種特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測方法
[0010] 本發明的目的是通過W下技術方案實現的：
[0011] 特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置，是由計算機1經主控制單元2分別連 接配諧電容5和切換開關7，計算機1經大功率高壓電源3、大功率全橋發射橋路4和發射線 圈6與配諧電容5連接，計算機1經信號采集單元12、可調放大單元11和信號調理單元10 與切換開關7連接，發射線圈6經配諧電容5分別連接信號接收線圈8、噪聲對消線圈9-1、 噪聲對消線圈9-2……乃至噪聲對消線圈9-n，信號接收線圈8、噪聲對消線圈9-1、噪聲對 消線圈9-2……乃至噪聲對消線圈9-n分別經切換開關7與信號調理單元10連接構成。
[0012] 所述的發射線圈6、信號接收線圈8和噪聲對消線圈9均為邊長相等的多應空屯、小 線圈。
[0013] 特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測方法，包括W下步驟：
[0014] a、在地下掘進工程測區內選定測點，W測點為中屯、依次重疊鋪設發射線圈6和信 號接收線圈8，
[0015] b、開啟特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置，首先采集一次噪聲，計算機1 通過串口總線向主控制單元2發送控制指令，包括激發時長和激發頻率，主控制單元2產生 控制信號對大功率全橋發射橋路4控制，大功率全橋發射橋路4并不提供發射電流給發射 線圈6,此次發射為偽發射，發射過程中為了防止接收端被損壞，主控制單元2產生控制信 號控制切換開關7,使切換開關7斷開；
[0016] C、發射結束后主控制單元2產生控制信號控制切換開關7,使切換開關7閉合，通 過信號接收線圈8采集噪聲，將信號接收線圈8采集到的噪聲經信號調理單元10調理，再 經可調放大單元11放大，然后由信號采集單元12送入計算機1，計算機1通過對噪聲進行 頻譜分析，得出噪聲的頻率點；
[0017] t重復多次操作步驟b和步驟C，由數理統計方法求出噪聲比較固定的頻率點，分 別記為f 1、f2......fn ;
[001引 e、計算機1錄入n個噪聲抵消線圈的電感值11、L2……Ln，再由諧振公式求出需 要配諧的電容值C1、C2……化；
[0019] f、依據需要在測點中屯、鋪設發射線圈6和信號接收線圈8處重疊鋪設噪聲對消線 圈9-1、噪聲對消線圈9-2……乃至噪聲對消線圈9-n ;
[0020] g、再次運行特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置，計算機1通過串口總線向 主控制單元2發送控制指令，包括激發時長、激發頻率W及需要配諧的電容值等信息，主控 制單元2產生控制信號首先對信號接收線圈8、噪聲對消線圈9-1、噪聲對消線圈9-2……乃 至噪聲對消線圈9-n進行電容值配諧，然后對大功率全橋發射橋路4進行控制，大功率全橋 發射橋路4向發射線圈6提供頻率為當地拉莫爾頻率的交變電流，通過計算機1控制改變 大功率高壓電源3電壓的輸出來改變大功率全橋發射橋路4在發射線圈6中輸出電流的大 小，即改變激發脈沖矩的大小，從而激發前方不同深度的水體；
[0021] K主控制單元2控制斷開激發場，控制切換開關7使其閉合，使信號接收線圈8、噪 聲對消線圈9-1、噪聲對消線圈9-2……乃至噪聲對消線圈9-n接收相應的核磁共振信號和 特定頻率的噪聲，將接收到的多路核磁共振信號和特定頻率的噪聲經調理單元10調理后 再經可調放大單元11放大，然后由信號采集單元12采集送入計算機1 ;
[0022] i、信號接收線圈8送入計算機1的信號是滲有噪聲的核磁共振信號，噪聲對消線 圈9-1、噪聲對消線圈9-2……乃至噪聲對消線圈9-n接收到的是頻率點分別是fl、f2…… 化處的特定頻率的噪聲，將特定頻率的噪聲分別經計算機1中自適應窄帶帶通濾波器1、自 適應窄帶帶通濾波器2……乃至自適應窄帶帶通濾波器n進行濾波處理，使其盡可能的保 留純凈的特定頻率的噪聲，從滲有噪聲的核磁共振信號中剔除特定頻率的噪聲，實現核磁 共振信號的有效提取；
[0023] j、將步驟i提取到的有效核磁共振信號進行特征參數提取，獲得初始振幅、弛豫 時間、相位、頻率等參數，將測得的數據進行反演處理，估算出災害水源位置、涌水量、滲透 率等水文地質參數，為可能發生的突水涌泥、塌方冒頂等地質災害提供可靠的預報依據。
[0024] 有益效果；本發明是基于核磁共振勘探原理，針對空間狹小、地質條件復雜的地下 掘進工程，充分結合隧道、礦井中布線困難的實際，W及一些會帶來特定頻率噪聲的支護裝 置、電力設備電磁干擾和工頻諧波干擾，利用多應空屯、小線圈進行發射接收，同時利用噪聲 對消線圈剔除特定頻率的噪聲，進而提高信噪比，提取出有效的核磁共振信號，提高了儀器 的抗干擾能力，有效地解決了空間狹小、特定頻率噪聲源復雜的地下掘進工程中核磁共振 信號有效提取的問題，該探測裝置及探測方法為保證隧道、礦井等空間狹小、地質條件復雜 地下掘進工程的施工安全，防止突水涌泥、塌方冒頂等地質災害的發生，提供了一種可靠的 探測裝置及探測方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 圖1是特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置結構框圖
[0026] 圖2是發射線圈、信號接收線圈、噪聲對消線圈鋪設示意圖
[0027] 圖3是信號和噪聲自適應對消處理功能框圖 [002引圖4是大功率全橋發射橋路電路圖
[0029] 1計算機，2主控制單元，3大功率高壓電源，4大功率全橋發射橋路，5配諧電容，6 發射線圈，7切換開關，8信號接收線圈，9-1噪聲對消線圈，9-2噪聲對消線圈……9-n噪聲 對消線圈，10信號調理單元，11可調放大單元，12信號采集單元。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明：
[0031] 特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置，是由計算機1經主控制單元2分別連 接配諧電容5和切換開關7，計算機1經大功率高壓電源3、大功率全橋發射橋路4和發射線 圈6與配諧電容5連接，計算機1經信號采集單元12、可調放大單元11和信號調理單元10 與切換開關7連接，發射線圈6經配諧電容5分別連接信號接收線圈8、噪聲對消線圈9-1、 噪聲對消線圈9-2……乃至噪聲對消線圈9-n，信號接收線圈8、噪聲對消線圈9-1、噪聲對 消線圈9-2……乃至噪聲對消線圈9-n分別經切換開關7與信號調理單元10連接構成。
[0032] 所述的發射線圈6、信號接收線圈8和噪聲對消線圈9均為邊長相等的多應空屯、小 線圈。
[0033] 特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測方法，包括W下步驟：
[0034] a、在地下掘進工程測區內選定測點，W測點為中屯、依次重疊鋪設發射線圈6和信 號接收線圈8，
[0035] b、開啟特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置，首先采集一次噪聲，計算機1 通過串口總線向主控制單元2發送控制指令，包括激發時長和激發頻率，主控制單元2產生 控制信號對大功率全橋發射橋路4控制，大功率全橋發射橋路4并不提供發射電流給發射 線圈6,此次發射為偽發射，發射過程中為了防止接收端被損壞，主控制單元2產生控制信 號控制切換開關7,使切換開關7斷開；
[0036] C、發射結束后主控制單元2產生控制信號控制切換開關7,使切換開關7閉合，通 過信號接收線圈8采集噪聲，將信號接收線圈8采集到的噪聲經信號調理單元10調理，再 經可調放大單元11放大，然后由信號采集單元12送入計算機1，計算機1通過對噪聲進行 頻譜分析，得出噪聲的頻率點；
[0037] t重復多次操作步驟b和步驟C，由數理統計方法求出噪聲比較固定的頻率點，分 別記為f 1、f2......fn ;
[003引 e、計算機1錄入n個噪聲抵消線圈的電感值11、L2……Ln，再由諧振公式求出需 要配諧的電容值C1、C2……化；
[0039] f、依據需要在測點中屯、鋪設發射線圈6和信號接收線圈8處重疊鋪設噪聲對消線 圈9-1、噪聲對消線圈9-2......乃至噪聲對消線圈9-n ;
[0040] g、再次運行特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置，計算機1通過串口總線向 主控制單元2發送控制指令，包括激發時長、激發頻率W及需要配諧的電容值等信息，主控 制單元2產生控制信號首先對信號接收線圈8、噪聲對消線圈9-1、噪聲對消線圈9-2……乃 至噪聲對消線圈9-n進行電容值配諧，然后對大功率全橋發射橋路4進行控制，大功率全橋 發射橋路4向發射線圈6提供頻率為當地拉莫爾頻率的交變電流，通過計算機1控制改變 大功率高壓電源3電壓的輸出來改變大功率全橋發射橋路4在發射線圈6中輸出電流的大 小，即改變激發脈沖矩的大小，從而激發前方不同深度的水體；
[0041] K主控制單元2控制斷開激發場，控制切換開關7使其閉合，使信號接收線圈8、噪 聲對消線圈9-1、噪聲對消線圈9-2……乃至噪聲對消線圈9-n接收相應的核磁共振信號和 特定頻率的噪聲，將接收到的多路核磁共振信號和特定頻率的噪聲經調理單元10調理后 再經可調放大單元11放大，然后由信號采集單元12采集送入計算機1 ;
[0042] i、信號接收線圈8送入計算機1的信號是滲有噪聲的核磁共振信號，噪聲對消線 圈9-1、噪聲對消線圈9-2……乃至噪聲對消線圈9-n接收到的是頻率點分別是fl、f2…… 化處的特定頻率的噪聲，將特定頻率的噪聲分別經計算機1中自適應窄帶帶通濾波器1、自 適應窄帶帶通濾波器2……乃至自適應窄帶帶通濾波器n進行濾波處理，使其盡可能的保 留純凈的特定頻率的噪聲，從滲有噪聲的核磁共振信號中剔除特定頻率的噪聲，實現核磁 共振信號的有效提取；
[0043] j、將步驟i提取到的有效核磁共振信號進行特征參數提取，獲得初始振幅、弛豫 時間、相位、頻率等參數，將測得的數據進行反演處理，估算出災害水源位置、涌水量、滲透 率等水文地質參數，為可能發生的突水涌泥、塌方冒頂等地質災害提供可靠的預報依據。
[0044] 具體工作過程為；
[0045] 主控制單元2為集成微處理器ARM,負責實現整個系統全局的時序和功能控制，協 調其他模塊穩定有序地工作。
[0046] 在發射階段；計算機1控制大功率高壓電源3產生不同大小的電壓，并通過主控制 單元2,控制大功率全橋發射橋路4,再通過配諧電容5與發射線圈6連接構成串聯諧振回 路，使線圈中流過與當地拉莫爾頻率相符的交變電流，激發地下某一深度和范圍內的地下 水中的氨質子。激發距離取決于激發脈沖矩的大小，即發射線圈6中的電流大小。在發射 階段通過主控制單元2使切換開關斷開，達到保護接收端的目的。此電流信號通過發射線 圈6產生了交變磁場，完成了對前方可能存在的災害水源中氨質子的激發。
[0047] 在接收階段；根據核磁共振原理，在地下水受激發一定時間后，突然撤去激發場， 地下水中的氨質子會產生一個弛豫效應，表現為在接收線圈8中產生一個呈指數衰減的電 信號。當發射結束后，經過死區時間的延遲，主控制單元2發出一個控制信號，令保護接收 端的切換開關7閉合，信號接收線圈8接收滲有噪聲的核磁共振信號，預先經過配諧電容設 置好諧振頻率n、f2……化的噪聲對消線圈9-1、噪聲對消線圈9-2……乃至噪聲對消線圈 9-n接收特定頻率的噪聲，將接收到的多路核磁共振信號和特定頻率的噪聲經調理單元10 調理，再經可調放大單元11放大，然后由信號采集單元12采集送入計算機1，將特定頻率的 噪聲分別經計算機1中自適應窄帶帶通濾波器1、自適應窄帶帶通濾波器2……乃至自適應 窄帶帶通濾波器n進行濾波處理，使其盡可能的保留純凈的特定頻率的噪聲，基于自適應 噪聲對消理論，采用適當的自適應噪聲對消技術，從滲有噪聲的核磁共振信號中剔除特定 頻率的噪聲，實現核磁共振信號的有效提取。
[0048] 特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測方法，具體實施步驟包括：
[0049] a、在地下掘進工程測區內選定測點，W測點為中屯、依次重疊鋪設發射線圈6和信 號接收線圈8,該里的發射線圈6、信號接收線圈8 W及后面所提及的噪聲對消線圈均為邊 長相等的多應空屯、小線圈；
[0化0] b、首先采集一次噪聲，開啟特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置，計算機1 通過串口總線向主控制單元2發送控制指令，包括激發時長和激發頻率等信息，主控制單 元2產生控制信號對大功率全橋發射橋路4進行控制，此處大功率全橋發射橋路4并不提 供發射電流給發射線圈6,此次發射為偽發射。發射過程中為了防止接收端被損壞，主控制 單元2產生控制信號控制切換開關7,使切換開關7斷開；
[0化1] c、發射結束后主控制單元2產生控制信號控制切換開關7,使切換開關7閉合，通 過信號接收線圈8采集噪聲，將信號接收線圈8采集到的噪聲經信號調理單元10調理，再 經可調放大單元11放大，然后由信號采集單元12采集送入計算機1，計算機1通過對噪聲 進行頻譜分析，得出噪聲的頻率點；
[0052] t重復多次操作步驟b和步驟C，由數理統計方法求出噪聲比較固定的頻率點，分 別記為fl、f2……4;
[0053] e、提前在計算機里錄入n個噪聲抵消線圈的電感值Li、L2……L。，再由諧振公式 / = 2,tVIc求出需要配諧的電容值。、〔2……C。；
[0054] f、依據需要在測點中屯、鋪設發射線圈6和信號接收線圈8處重疊鋪設噪聲對消線 圈9-1、噪聲對消線圈9-2......乃至噪聲對消線圈9-n ;
[0化5] g、開啟特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置，計算機1通過串口總線向主控 制單元2發送控制指令，包括激發時長、激發頻率W及需要配諧的電容值等信息，主控制單 元2產生控制信號首先對信號接收線圈8、噪聲對消線圈9-1、噪聲對消線圈9-2……乃至噪 聲對消線圈9-n進行電容值配諧，然后對大功率全橋發射橋路4進行控制，大功率全橋發射 橋路4向發射線圈6提供頻率為當地拉莫爾頻率的交變電流，通過計算機1控制改變大功 率高壓電源3電壓輸出的大小，來改變大功率全橋發射橋路4在發射線圈6中輸出電流的 大小，即改變激發脈沖矩的大小，從而激發前方不同距離的水體；
[0056] K主控制單元2控制斷開激發場，控制切換開關7使其閉合，從而使信號接收線圈 8、噪聲對消線圈9-1、噪聲對消線圈9-2……乃至噪聲對消線圈9-n接收相應的核磁共振信 號和特定頻率的噪聲，將接收到的多路核磁共振信號和特定頻率的噪聲經調理單元10調 理，再經可調放大單元11放大，然后由信號采集單元12采集送入計算機1 ;
[0化7] i、信號接收線圈8送入計算機的信號是滲有噪聲的核磁共振信號，噪聲對消線圈 9-1、噪聲對消線圈9-2……乃至噪聲對消線圈9-n接收到的是頻率點分別在fl、f2……化 處的特定頻率的噪聲，將特定頻率的噪聲分別經計算機1中自適應窄帶帶通濾波器1、自適 應窄帶帶通濾波器2……乃至自適應窄帶帶通濾波器n進行濾波處理，使其盡可能的保留 純凈的特定頻率的噪聲，基于自適應噪聲對消理論，采用適當的自適應噪聲對消技術，剔除 特定頻率的噪聲，實現核磁共振信號的有效提取；
[0化引 j、將步驟i提取到的有效核磁共振信號進行特征參數提取，獲得初始振幅、弛豫 時間、相位、頻率等參數，將測得的數據進行反演處理，估算出災害水源位置、涌水量、滲透 率等水文地質參數，為可能發生的突水涌泥、塌方冒頂等地質災害提供可靠的預報依據。
【權利要求】
1. 一種特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置，其特征在于，是由計算機（1)經主 控制單元（2)分別連接配諧電容（5)和切換開關（7)，計算機（1)經大功率高壓電源（3)、 大功率全橋發射橋路（4)和發射線圈（6)與配諧電容（5)連接，計算機（1)經信號采集單 元（12)、可調放大單元（11)和信號調理單元（10)與切換開關（7)連接，發射線圈（6)經配 諧電容（5)分別連接信號接收線圈（8)、噪聲對消線圈（9-1)、噪聲對消線圈（9-2)……乃至 噪聲對消線圈（9-n)，信號接收線圈（8)、噪聲對消線圈（9-1)、噪聲對消線圈（9-2)……乃 至噪聲對消線圈（9-n)分別經切換開關（7)與信號調理單元（10)連接構成。
2. 按照權利要求1所述的特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置，其特征在于，所 述的發射線圈（6)、信號接收線圈（8)和噪聲對消線圈（9)均為邊長相等的多匝空心小線 圈。
3. 按照權利要求1所述的特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測方法，其特征在于，包 括以下步驟： a、 在地下掘進工程測區內選定測點，以測點為中心依次重疊鋪設發射線圈（6)和信號 接收線圈（8)， b、 開啟特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置，首先采集一次噪聲，計算機（1)通 過串口總線向主控制單元（2)發送控制指令，包括激發時長和激發頻率，主控制單元（2)產 生控制信號對大功率全橋發射橋路（4)控制，大功率全橋發射橋路（4)并不提供發射電流 給發射線圈￠)，此次發射為偽發射，發射過程中為了防止接收端被損壞，主控制單元（2) 產生控制信號控制切換開關（7)，使切換開關（7)斷開； c、 發射結束后主控制單元（2)產生控制信號控制切換開關（7)，使切換開關（7)閉合， 通過信號接收線圈（8)采集噪聲，將信號接收線圈（8)采集到的噪聲經信號調理單元（10) 調理，再經可調放大單元（11)放大，然后由信號采集單元（12)送入計算機（1)，計算機（1) 通過對噪聲進行頻譜分析，得出噪聲的頻率點； d、 重復多次操作步驟b和步驟c，由數理統計方法求出噪聲比較固定的頻率點，分別記 為 fl、f2......fn ； e、 計算機（1)錄入n個噪聲抵消線圈的電感值Ll、L2……Ln，再由諧振公式求出需要 配諧的電容值C1、C2……Cn ; f、 依據需要在測點中心鋪設發射線圈（6)和信號接收線圈（8)處重疊鋪設噪聲對消線 圈（9-1)、噪聲對消線圈（9-2)……乃至噪聲對消線圈（9-n); g、 再次運行特定頻率噪聲對消地下核磁共振探測裝置，計算機（1)通過串口總線向 主控制單元（2)發送控制指令，包括激發時長、激發頻率以及需要配諧的電容值等信息，主 控制單元（2)產生控制信號首先對信號接收線圈（8)、噪聲對消線圈（9-1)、噪聲對消線圈 (9-2)……乃至噪聲對消線圈（9-n)進行電容值配諧，然后對大功率全橋發射橋路（4)進行 控制，大功率全橋發射橋路（4)向發射線圈（6)提供頻率為當地拉莫爾頻率的交變電流，通 過計算機1控制改變大功率高壓電源3電壓的輸出來改變大功率全橋發射橋路（4)在發射 線圈（6)中輸出電流的大小，即改變激發脈沖矩的大小，從而激發前方不同深度的水體； h、 主控制單元（2)控制斷開激發場，控制切換開關（7)使其閉合，使信號接收線圈（8)、 噪聲對消線圈（9-1)、噪聲對消線圈（9-2)……乃至噪聲對消線圈（9-n)接收相應的核磁 共振信號和特定頻率的噪聲，將接收到的多路核磁共振信號和特定頻率的噪聲經調理單元 (10)調理后再經可調放大單元（11)放大，然后由信號采集單元（12)采集送入計算機（1); i、 信號接收線圈（8)送入計算機（1)的信號是摻有噪聲的核磁共振信號，噪聲對消線 圈（9-1)、噪聲對消線圈（9-2)……乃至噪聲對消線圈（9-n)接收到的是頻率點分別是fl、 f2......fn處的特定頻率的噪聲，將特定頻率的噪聲分別經計算機（1)中自適應窄帶帶通濾 波器（1)、自適應窄帶帶通濾波器（2)……乃至自適應窄帶帶通濾波器n進行濾波處理，使 其盡可能的保留純凈的特定頻率的噪聲，從摻有噪聲的核磁共振信號中剔除特定頻率的噪 聲，實現核磁共振信號的有效提取； j、 將步驟i提取到的有效核磁共振信號進行特征參數提取，獲得初始振幅、弛豫時間、 相位、頻率等參數，將測得的數據進行反演處理，估算出災害水源位置、涌水量、滲透率等水 文地質參數，為可能發生的突水涌泥、塌方冒頂等地質災害提供可靠的預報依據。
【文檔編號】G01V3/14GK104502984SQ201410778024
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月15日 優先權日:2014年12月15日
【發明者】尚新磊, 蔡敏, 賀巖, 徐奡澍, 林君, 彭良玉, 曲國麗, 張義鑫, 巨長磊 申請人:吉林大學