中国境内地磁场变化对SNMR信号的影响

地面核磁共振方法是目前唯一直接探测地下水的地球物理新方法。新方法在我国探查地下水等方面已取得明显的效果,但是,对于SNMR信号,却有很多影响因素。本文论述并分析了诸多影响因素中的地磁场强度和磁倾角对NMR信号的影响特点,进而分析了我国区域地磁场强度和磁倾角对SNMR信号的影响规律,对我国进行区域性水文地质调查中运用SNMR方法时提供了重要的参考资料。

地磁场对地面核磁共振(SNMR)信号的影响研究

核磁共振(NMR)作为一门新兴学科,随着科学技术的发展,核磁共振现象已由理论研究、试验进入了应用与开发阶段,它广泛应用于物理学、化学、生物学、医学等领域,在地学方面(质子磁力仪、NMR波谱仪、岩芯测试仪以及NMR测井上作)也得到了广泛的应用。用核磁共振技术探查地下水是核磁共振技术在地学中应用的新领域,它为勘查地下水增添了新手段,填补了应用地球物理方法直接找水的空白,开创了应用地球物理方法直接找水的先河。

基于总体最小二乘-旋转不变算法的地表核磁共振信号参数估计

在地表核磁共振(SNMR)找水系统中,根据SNMR信号的参数能够预估地下含水层的储水量、导电性以及孔隙结构等信息。然而在实际应用中探测现场采集的SNMR信号十分微弱,易受到环境噪声干扰,导致无法直接获取SNMR信号的参数。针对这一问题,该文提出基于总体最小二乘-旋转不变法(TLS-ESPRIT)的地表核磁共振信号参数估计方法。基于谐波噪声与SNMR信号的相似信号特征构成一个由多个正弦衰减信号叠加的混合信号模型,使用TLS-ESPRIT将混合信号参数提取问题转换为旋转不变矩阵的广义特征值求解,从而获得SNMR信号的拉莫尔频率和弛豫时间,并结合最小二乘法求得其初始振幅和相位。仿真信号和实测信号实验结果表明此方法能够估计出混有随机噪声和工频谐波噪声的SNMR信号的参数,相比传统的谐波建模方法,在参数提取精度上效果更好。

地面磁共振探水系统的实时抗饱和方法研究

地面磁共振(SNMR)技术是一种非侵入式可直接探测地下水的地球物理方法,具有高分辨率和解唯一性等优点。然而,磁共振信号通常为nV级,需要经过数万倍放大才能被检测到,在强电磁干扰的环境下,放大器极易饱和。为了获取有效的地面磁共振信号,详细分析了放大器易饱和的原因,提出了基于分段放大技术的实时抗饱和方法。硬件系统设计采用FPGA实时调控程控放大器的方式实现系统的增益自适应调节,调节速率达到50 kS/s,后级使用24位高速ADC模块采集信号,全局检测电路实测动态范围达到了132.44 dB。最后,通过室内测试和野外实验验证了该方法在复杂电磁环境下不仅具有抑制放大器易饱和的功能,而且进一步提高了信噪比。提出的实时抗饱和方法,将为有效数据采集的最大化以及地下含水层的高精度反演解释奠定坚实的基础。