阅读说明：本技术 一种将核磁共振测水仪接收有效时间前移的方法 (Method for advancing receiving effective time of nuclear magnetic resonance water meter ) 是由 尚新磊 于悦 孙澎勇 于 2019-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明核磁共振测水领域,具体地来讲为一种将核磁共振测水仪接收有效时间前移的方法,基于加入抵消发射时间段接收磁棒磁场的抵消磁场线圈以去除接收线圈与前置放大器之间机械开关的方法将瞬变电磁仪接收有效时间前移的方法。以去除接收线圈与前置放大器之间的保护开关,加入抵消磁场线圈,在MRS探水仪发射工作状态时,抵消发射线圈在接收磁棒产生的磁场,保证感生电压不会烧毁前置放大器并且不会使放大器饱和,消除开关抖动无效时间,将接收有效时间前移,则对在开关抖动无效时间内便激发消失的二次场信号能够进行接收。并且激发的二次场信号为衰减信号,接收有效时间前移,由磁棒接收线圈最开始接收到的二次场信号的幅值会增大,有利于二次场信号的提取。(The invention belongs to the field of nuclear magnetic resonance water measurement, and particularly relates to a method for advancing receiving effective time of a nuclear magnetic resonance water meter. The protection switch between the receiving coil and the preamplifier is removed, the counteracting magnetic field coil is added, when the MRS water detector is in a transmitting working state, the magnetic field generated by the transmitting coil at the receiving magnetic rod is counteracted, the preamplifier is guaranteed not to be burnt by induced voltage and not to be saturated by the amplifier, the switch jitter invalid time is eliminated, the receiving valid time is moved forward, and then the secondary field signal which is excited to disappear in the switch jitter invalid time can be received. And the excited secondary field signal is an attenuation signal, the receiving effective time is advanced, the amplitude of the secondary field signal initially received by the magnetic bar receiving coil is increased, and the extraction of the secondary field signal is facilitated.)

一种将核磁共振测水仪接收有效时间前移的方法

技术领域

本发明核磁共振测水领域，具体地来讲为一种将核磁共振测水仪接收有效时间前移的方法。

背景技术

当前，水资源短缺问题日益严重，核磁共振探水(MRS)技术是现阶段国际唯一能够直接测量地下水赋存状态的探测方法。具有高分辨率、高效率、信息量丰富和解释结果唯一等优势，核磁共振探水技术在地下水探测中得到了广泛的应用。

MRS探水仪是利用MRS技术研制的探水仪器，一般探水仪器基本结构主要包括发射线圈、发射装置、接收磁棒、接收装置、保护开关等部分，由发射线圈、发射装置构成发射系统，磁棒接收线圈、接收装置、保护开关构成接收系统。

MRS探水仪工作过程包括发射工作状态和接收工作状态。

处于发射工作状态时，发射系统中的发射线圈流过的特定特定频率，特定幅值的电流信号，频率为当地的拉莫尔频率，发射线圈将感应出一次电磁场。

而由发射线圈感生出的一次电磁场，地下水中的氢质子在一次电磁场的作用下，氢质子将发生能级跃迁。

发射线圈由发射工作状态转为接收工作状态或接收工作状态转为发射工作状态，会在接收系统中的接收磁棒中感应出几千伏的接收感生电压，该电压会使前置放大器处于饱和状态，甚至烧毁前置放大器，因此在发射工作状态会通过保护开关5断开接收磁棒与前置放大器之间的连接，使接收系统停止工作。由于场效应管开关等模拟开关耐压值不能够达到电压要求，只能通过继电器开关等机械开关作为保护开关。

处于接收工作状态时，首先会关闭发射装置，氢质子会呈现出一种衰减的态势，恢复到原来稳定状态下的能量级，在这个过程中，氢质子会发射出衰减信号，产生二次场。然后通过继电器开关等机械开关连接接收磁棒与前置放大器。由接收磁棒接收二次场，信号处理后，得到地下水信息。

但是，通过机械开关连接接收磁棒与前置放大器时，在机械开关闭合的过程中，会存在开关抖动，开关抖动无效时间t₀大约为10ms，而在t₀内，将不能够接收二次场信号，则对t₀内便激发消失的氯氟水等二次场信号不能够进行接收。并且随着时间的推移，二次场信号会逐渐衰减，接收到的二次场信号的最大幅值将会减小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种将核磁共振测水仪接收有效时间前移的方法，去除MRS探水仪中保护开关，加入抵消磁场线圈，在MRS探水仪发射工作状态时，抵消发射线圈在接收磁棒产生的磁场，保证感生电压不会烧毁前置放大器并且不会使放大器饱和，以去除接收线圈与前置放大器之间的保护开关，消除开关抖动无效时间，将接收有效时间前移。

本发明是这样实现的，

一种将核磁共振测水仪接收有效时间前移的方法，该方法包括：

去除MRS探水仪的接收装置电路中的保护开关，设置与发射线圈轴心的磁棒接收线圈，在接收线圈与在发射线圈之间同轴心设置抵消磁场线圈，抵消线圈产生抵消磁场，与发射线圈产生的磁场方向相反，设置抵消磁场线圈的半径为发射线圈半径的3-5％，磁棒接收线圈为发射线圈半径的1～2.5％,通过接收装置接收磁棒接收线圈采集的信号。

进一步地，控制加入抵消线圈的MRS探水仪的工作过程分为接收工作状态变为发射工作状态、发射工作状态、发射工作状态变为接收工作状态以及接收工作状态，在全过程中，接收装置不关断；所述接收工作状态变为发射工作状态时：判断接收装置检测的接收线圈的电压与接收装置电路中前置放大器的饱和电压值Ux的大小，当接收装置检测的接收线圈的电压值大于饱和电压值Ux时，开启抵消磁场线圈，产生抵消磁场，与发射线圈产生的磁场方向相反，通过抵消磁场减小由发射线圈产生的感生电动势。

进一步地，通过判断接收装置检测的接收线圈的电压与接收装置电路中前置放大器的饱和电压值Ux的大小，来控制抵消线圈产生抵消磁场的大小。

进一步地，发射工作状态中，发射线圈与抵消线圈同时通入电流。

进一步地，当由发射工作状态变为接收工作状态时，判断接收装置检测的接收线圈的电压与电路中前置放大器的饱和电压值Ux的大小，当接收装置检测的接收线圈的电压值大于饱和电压值Ux时，开启抵消磁场线圈，产生抵消磁场，与发射线圈产生的磁场方向相反，通过抵消磁场减小由发射线圈产生的感生电动势。

进一步地，在接收工作过程中：发射线圈与抵消线圈同时停止通入电流。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明提供一种去除MRS探水仪中保护开关以使接收有效时间前移的方法。以去除接收线圈与前置放大器之间的保护开关，加入抵消磁场线圈，在MRS探水仪发射工作状态时，抵消发射线圈在接收磁棒产生的磁场，保证感生电压不会烧毁前置放大器并且不会使放大器饱和，消除开关抖动无效时间，将接收有效时间前移，则对在开关抖动无效时间内便激发消失的二次场信号能够进行接收。并且激发的二次场信号为衰减信号，接收有效时间前移，由磁棒接收线圈最开始接收到的二次场信号的幅值会增大，有利于二次场信号的提取。

附图说明

图1MRS探水仪结构示意图；

图2加入抵消线圈的MRS探水仪结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

MRS探水仪基本结构如图1，包括发射线圈1、发射装置2、磁棒接收线圈3、接收装置4、保护开关5。在MRS探水仪的基础上，通过加入抵消磁场线圈及抵消装置，以去除保护开关。其基本结构如图2，包括发射线圈1、发射装置2、磁棒接收线圈3、接收装置4、抵消线圈5、抵消装置6部分，构成抵消线圈MRS探水仪。

发射线圈半径为R₁，流过电流幅值为I₁，电流频率为当地拉莫尔频率f₁，匝数为n₁，空气介电常数为u₁，磁棒接收线圈半径为R₂，匝数为n₂，磁棒介电常数u₂。将加入抵消线圈的MRS探水仪的整个工作过程分为接收工作状态变为发射工作状态、发射工作状态、发射工作状态变为接收工作状态、接收工作状态。

本发明去除MRS探水仪的接收装置电路中的保护开关，设置与发射线圈轴心的磁棒接收线圈，在接收线圈与在发射线圈之间同轴心设置抵消磁场线圈，抵消线圈产生抵消磁场，与发射线圈产生的磁场方向相反，设置抵消磁场线圈的半径为发射线圈半径的3-5％，磁棒接收线圈为发射线圈半径的1～2.5％。

加入抵消线圈的MRS探水仪的工作过程分为接收工作状态变为发射工作状态、发射工作状态、发射工作状态变为接收工作状态以及接收工作状态，在全过程中，接收装置不关断；其中，

(1)当由接收工作状态变为发射工作状态时：在发射发射线圈中心磁场大小由0变为B₁，其中B₁：

由于R₁远大于R₂，在R₂范围内近似于均匀磁场，则磁棒接收线圈的磁通量由0变为

设该过程耗时t₁。则由发射线圈在磁棒接收线圈中的平均感生电动势为E₁：在t₁时刻内，瞬时电动势为E_t1。

设接受装置能够将瞬时电动势放大A倍。则由接受装置检测到的电压为U_t1，

U_t1＝AE_t1

为保护接收线圈中的前置放大器不被高压烧毁，并且不让前置放大器出现过饱。根据前置放大器的参数，当U_t1值大于U_x时，通过抵消装置开启抵消磁场线圈，产生抵消磁场，与发射线圈产生的磁场方向相反，通过抵消磁场减小由发射线圈产生的感生电动势。通过抵消感生电动势的方式，可以去除磁棒接收线圈与前置放大器之间的保护开关，从而，消除开关抖动无效时间，将接收有效时间前移。并且保证前置放大器不饱和，减小前置放大器的退饱和时间。

(2)在发射工作过程中：发射线圈与抵消线圈同时工作，抵消线圈的半径R₃要远远小于发射线圈R₁，这样抵消线圈产生磁场对发射线圈产生的磁场几乎无影响。

(3)当由发射工作状态变为接收工作状态时：在发射发射线圈中心磁场大小由B₁变为0，其中B₁：

由于R₁远大于R₂，在R₂范围内近似于均匀磁场，则磁棒接收线圈的磁通量由变为0。

设该过程耗时t₂。则由发射线圈在磁棒接收线圈中的平均感生电动势为E₂：在t₂时刻内，瞬时电动势为E_t2。

设接受装置能够将瞬时电动势放大A倍。则由接受装置检测到的电压为U_t2，

U_t2＝AE_t2

为保护接收线圈中的前置放大器不被高压烧毁，并且不让前置放大器出现过饱。根据前置放大器的参数，当U_t2值大于U_x时，通过抵消装置开启抵消磁场线圈，产生抵消磁场，与发射线圈产生的磁场方向相反，通过抵消磁场减小由发射线圈产生的感生电动势。通过抵消感生电动势的方式，可以去除磁棒接收线圈与前置放大器之间的保护开关，从而，消除开关抖动无效时间，将接收有效时间前移。并且保证前置放大器不饱和，减小前置放大器的退饱和时间。

(2)在接收工作过程中：发射线圈与抵消线圈都停止工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。