CN107966737B - 主动场核磁共振探测装置及探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主动场核磁共振探测装置及探测方法。该装置包括：预极化控制电路，通过一切换开关控制发射线圈产生大于天然地磁场的预极化磁场；释放电路，通过一开关连接发射线圈用于快速关断电路释放发射线圈中的剩余能量；交变磁场控制电路，通过所述切换开关控制发射线圈产生交变磁场激发目标水体。主控单元：发出的控制信号，对所述预极化控制电路、释放电路、交变磁场控制电路进行切换和控制。本发明联合电流产生的预极化场(Bp)和交变磁场(Bac)对隧道四周灾害水探测，Bp场用于提高目标水的信号，改善探测的信噪比；Bac场对探测区逐层探测，可精确定位灾害水，实现了在隧道里多角度、超大噪声环境下非侵入式探测灾害水体。

Description

主动场核磁共振探测装置及探测方法

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术研究领域，涉及一种主动场核磁共振探测装置及探测方法。

背景技术

核磁共振探水技术是当今唯一能够直接探测地下水的地球物理方法，该方法在隧道、矿井灾害水源超前探测、地下水资源勘探等方面已有广泛的应用。然而，由于天然地磁场相对微弱，现有的核磁共振探测系统难以实现对隧道、矿井下目标水体定性定量的探测。不能有效的对突水、涌泥等地质灾害问题进行预警，给施工安全带来巨大隐患。

CN102062877A公开了一种对前方水体超前探测的核磁共振探测装置及探测方法。该发明将地面核磁共振技术应用到地下超前探测中，在小干扰环境下能够判断是否存在含水体,并对含水量大小等重要信息做出检测。但是上述发明的对前方水体超前探测装置及探测方法仅仅采用天然地磁场，磁场强度微弱，大噪声环境下难以获得核磁信号地磁场。方向不可改变，所以不能实现定向探测的目的。

CN105824047A公布了一种瞬变电磁超前探测监测装置与方法。该发明将瞬变电磁技术应用到超前地质条件探测中,达到了对前方近距离地质条件的判断能力。但是上述的发明对探测空间的要求较高，遇到周边有金属结构时，所得的数据不可用，同时，该装置通过勘查地质构造来对水体是否存在进行判断，是一种间接测量方法，因此不能准确获得目标水体的含水层厚度、含水量大小等重要信息。

CN103344995A公开了一种引入人工磁场的核磁共振定向探测装置及探测方法。该发明利用电磁铁产生的磁场和天然地磁场共同作用，提高了探测目标灾害水体的精度。但是上述的发明引入人工磁场的核磁共振定向探测装置及探测方法的人工磁场场源是磁铁，较大的磁铁搬运困难，不适合在狭小的地下空间进行勘探工作，利用磁铁产生的人工磁场难以在极短的时间内切断，因此无法保证探测数据的准确性和有效性。

上述发明的核磁共振探测装置以及瞬变电磁探测装置针对特殊的需要和应用场合均具有良好的测量效果,但都存在一些不足：在针对隧道、矿井地下掘进工程中的核磁共振探测装置，无法进行定向的探测，且由于天然地磁场较弱，只能用于极低噪声环境下的探测；瞬变电磁探测装置遇到周边有金属结构时，所测到的数据不可使用，且其探测方式为间接探测，不能准确获得目标水体的含水层厚度、含水量大小等重要信息；人工磁场的核磁共振定向探测装置在空间狭小、环境复杂的地下掘进工程中，由于磁铁搬运困难，使用时磁铁不可控，且人工磁场难以在极短的时间内切断，因此无法保证探测数据的准确性和有效性，而且上述三个发明还存在共同的问题，探测方式单一，且对目标水体进行探测时，均导致施工无法正常进行，影响施工进度。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种主动场核磁共振探测装置及探测方法,本发明适用于空间狭小、超大噪声环境、对地下掘进工程的灾害水逐层进行探测的探测装置和探测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

主动场核磁共振探测装置，包括：

预极化控制电路，通过一切换开关控制发射线圈产生大于天然地磁场的预极化磁场；

释放电路，通过一开关连接发射线圈用于快速关断电路释放发射线圈中的剩余能量；

交变磁场控制电路，通过所述切换开关控制发射线圈产生交变磁场激发目标水体。

主控单元，对所述预极化控制电路、释放电路、交变磁场控制电路进行切换和控制。

进一步的，所述预极化控制电路包括：

Bp发射开关，与所述切换开关连接，驱动后通过发电机为发射线圈提供预极化电流；

整流电路，设置在Bp发射开关与发电机之间，将发电机产生输出电压进行整流；

Bp发射开关驱动器，与所述Bp发射开关的控制端连接，接收所述主控单元的控制信号控制Bp发射开关打开或闭合。

进一步的，所述交变磁场控制电路包括：

Bac发射H桥,与所述切换开关连接，驱动后通过电瓶为发射线圈提供激发电流；

DC-DC开关电源，通过所述主控单元控制，与所述电瓶连接；

储能电容，连接所述DC-DC开关电源，与所述Bac发射H桥的控制端连接；

Bac发射H桥驱动器，与所述Bac发射H桥的控制端连接，接收所述主控单元的控制信号控制Bac发射H桥开关打开或闭合。

进一步的，所述释放电路包括：

IGBT高压开关，与所述发射线圈连接，由一IGBT驱动及保护电路控制其打开或闭合；

Bp，Bac发射电流快速关断电路，连接所述IGBT高压开关，通过IGBT高压开关、Bp，Bac发射电流快速关断电路来迅速消耗发射线圈上的剩余能。

进一步的，所述探测装置还包括信号采集电路和电流采集电路，其中，所述信号采集电路包括：

A/D采集单元，与所述主控单元和上位机连接，接收主控单元发出的控制信号，将接收到的模拟信号转换成数字信号后传输至上位机；

高压继电器，与主控单元连接，由主控单元控制其打开或闭合，其输入端连接所述接收线圈，接收接收线圈采集到的信号，其输出端依次连接一放大电路和一滤波电路，对其输出信号进行放大和过滤，将信号传输至所述A/D采集单元；

所述电流采集电路包括：

电流传感器，套在所述发射线圈上，采集发射的电流波形；

Bp，Bac发射电流采集电路，其输入端连接电流传感器，其输出端连接所述主控单元，接收电流传感器采集发射的电流波形传输至控制单元。

进一步的，所述主控单元的控制过程包括：

主控单元发出控制信号通过接收线圈采集信号，传输至上位机中；

控制DC-DC开关电源给储能电容充电；

控制产生预极化过程，对前方水体的极化，通过电流传感器采集发射的电流波形，经Bp，Bac发射电流采集电路传输给主控单元；

控制产生交变磁场过程，对前方水体的激发，通过电流传感器采集发射的电流波形，经Bp，Bac发射电流采集电路传输给主控单元。

主动场核磁共振探测方法，包括以下步骤：

步骤1、在测区内选择一探测点,根据待探测平面铺设接收线圈与发射线圈；线圈铺设完毕后，连接探测装置，系统开始自检；自检后进行噪声采集，噪声经采集后多次叠加探测，将多次探测得到的噪声信号进行显示并保存，评估当前的噪声环境；

步骤2、充电过程，主控单元控制DC-DC开关电源给储能电容充电；

步骤3、极化过程，主控单元控制预极化控制电路通过发射线圈产生大于天然地磁场的预极化磁场；

步骤4、完成步骤3的极化过程后，通过Bp，Bac发射电流快速关断电路释放发射线圈中的剩余能量；

步骤5、完成步骤4剩余能量释放，交变磁场控制电路控制发射线圈产生交变磁场激发目标水体。

步骤6、完成步骤5的交变磁场激发过程后，通过Bp，Bac发射电流快速关断电路释放发射线圈中的剩余能量；

步骤7，信号采集过程，通过接收线圈接收信号并将得到的信号送至上位机。

进一步的，所述步骤3极化过程，主控单元控制Bp发射开关驱动器驱动Bp发射开关，Bp发射开关被驱动，主控单元控制Bp与Bac发射切换开关切换到发射工作状态，发电机经整流电路产生的输出电压向发射线圈施加电流,对前方水体的极化。

进一步地，所述步骤5交变磁场激发过程，主控单元控制Bac发射H桥驱动器驱动Bac发射H桥，Bac发射H桥被驱动，主控单元控制Bp，Bac发射切换开关切换到Bac发射工作状态，DC-DC开关电源产生的储存在储能电容中的能量向发射线圈施加电压，对前方水体的激发。

进一步地，重复所述步骤1到步骤7过程，进行预设叠加次数的探测，将多次探测得到的磁共振信号显示并保存，得到最小Bac发射电压下的预设叠加次数的信号；主控单元得到下一个Bac发射电压的大小，再重复步骤1到步骤7，进行预设叠加次数的探测，将多次探测得到的磁共振信号显示并保存，得到当前Bac发射电压下的预设叠加次数的信号，直至预设的脉冲矩数下最大Bac发射电压完成预设叠加次数，完成整个一组探测。

本发明的有益效果：

1、本发明主动场核磁共振探测装置引入电流产生的预极化场(Bp)和交变磁场(Bac)，预极化场(Bp)提高目标水体的幅度，交变磁场(Bac)对探测区域进行逐层探测，实现了在超大噪声环境下对灾害水体定性定量探测。首先利用发射线圈产生磁场强度远远大于天然地磁场的预极化磁场，提高水体的宏观磁化强度，预极化结束后，通过Bp，Bac发射电流快速关断电路释放发射线圈中的剩余能量，然后再利用交变磁场激发目标水体，通过对二次场信号的采集，获得含水层厚度、含水量大小等重要信息。由于流产生的预极化场(Bp)和交变磁场(Bac)方向可随意改变，因此，实现了各个方向上水体的探测。

2、本发明主动场核磁共振探测装置利用预极化线圈产生磁场强度远远大于天然地磁场的预极化磁场，提高水体的宏观磁化强度，预极化结束后，通过关断电流释放模块快速释放发射线圈中的剩余能量，然后利用交变磁场激发目标水体，通过对二次场信号的采集，获得含水层厚度、含水量大小等重要信息。

3、本发明探测装置开发了的上位机，可以实时修改实验的参数，包括实验地点、Bp发射电压，Bp发射时间，Bp能释时间，Bac发射频率，Bac最小发射电压、Bac最大发射电压，Bac发射时间，Bac能释时间，脉冲矩数，叠加次数，A/D采集时间等，可以根据具体的探测环境实时调整探测方式，对实验方案进行实时、动态调整，可以达到在不影响隧道正常施工的情况下进行探测。

4、由于水体的核磁信号是以幂指数的形式快速衰减的，所以在激发结束后，越早采集得到的信号越大。因为发射线圈内的剩余能量会对采集的信号产生干扰，因此必须控制剩余能量的能量释放时间，本发明探测装置构建了快速释放主动场剩余能量的模型，可以使得探测装置的能释时间大大缩短，从而更早一步的进行信号采集，提高核磁共振信号的信噪比，真正达到对目标水体的含水层厚度、含水量大小等特征参数的准确提取。

5、本发明的探测装置以及探测方法解决了难以在狭小空间、超大噪声环境下对矿井、隧道灾害水信号、以及精确定位目标水的难题，具有很大的现实意义。

附图说明

图1为本发明探测装置的模块框图；

图2为本发明探测方法的时序图；

图3为本发明探测装置的中上位机前面板。

其中：1、上位机，2、主控单元，3、发电机，4、整流电路，5、Bp发射开关驱动器，6、Bp发射开关，7、24V电瓶，8、DC-DC开关电源，9、储能电容，10、Bac发射H桥驱动器，11、Bac发射H桥，12、Bp与Bac发射切换开关，13、发射线圈，14、IGBT高压开关，15、Bp，Bac发射电流快速关断电路，16、IGBT驱动及保护电路，17、电流传感器，18、Bp，Bac发射电流采集电路，19、接收线圈，20、高压继电器，21、放大电路，22、滤波电路，23、A/D采集单元。

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，以下结合附图及实施例，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。

参见图1，主动场核磁共振探测装置，包括：上位机1、主控单元2、预极化控制电路、释放电路以及交变磁场控制电路，上位机1配置工作方式和实验参数，对接收到的数据进行存储；主控单元2发出的控制信号，对所述预极化控制电路、释放电路、交变磁场控制电路进行切换和控制。预极化控制电路通过一切换开关控制发射线圈13产生大于天然地磁场的预极化磁场；释放电路通过一开关连接发射线圈13用于快速关断电路释放发射线圈13中的剩余能量；交变磁场控制电路通过所述切换开关控制发射线圈13产生交变磁场激发目标水体，其中：发射线圈13铺设在待探测平面，接收到电流，对前方水体的极化及激发；Bp与Bac发射切换开关12连接主控单元2，由主控单元2控制其打开或闭合，连接所述发射线圈13、Bp发射开关6、Bac发射H桥11。

其中，释放电路通过Bp，Bac发射电流快速关断电路释放发射线圈中的剩余能量，包括：IGBT高压开关14和Bp，Bac发射电流快速关断电路15，IGBT高压开关14与所述发射线圈13连接，由一IGBT驱动及保护电路16控制其打开或闭合；Bp，Bac发射电流快速关断电路15连接所述IGBT高压开关14，通过IGBT高压开关14、Bp，Bac发射电流快速关断电路15来迅速消耗发射线圈13上的剩余能。

其中，预极化控制电路通过主控单元2控制，完成对前方水体的极化过程，包括：Bp发射开关、Bp发射开关驱动器5以及整流电路4，Bp发射开关与所述切换开关连接，驱动后通过发电机为发射线圈提供电能；整流电路设置在Bp发射开关与发电机之间，将发电机产生输出电压进行整流；Bp发射开关驱动器通过所述主控单元控制，与所述Bp发射开关的控制端连接，接收所述主控单元的控制信号控制Bp发射开关打开或闭合。

其中交变磁场控制电路通过主控单元2控制，完成对前方水体的激发过程，包括：Bac发射H桥、DC-DC开关电源、储能电容以及Bac发射H桥驱动器，Bac发射H桥与所述切换开关连接，驱动后通过电瓶为发射线圈提供电能；DC-DC开关电源通过所述主控单元控制，与所述电瓶连接；储能电容连接所述DC-DC开关电源，与所述Bac发射H桥的控制端连接；Bac发射H桥驱动器通过所述主控单元控制，与所述Bac发射H桥的控制端连接，接收所述主控单元的控制信号控制Bac发射H桥开关打开或闭合。

主动场核磁共振探测装置还包括信号采集电路和电流采集电路：

其中信号采集电路包括：接收线圈19、A/D采集单元23、放大电路21以及滤波电路22，接收线圈19铺设在待探测平面，采集噪声信号；A/D采集单元23与所述主控单元2和上位机1连接，接收主控单元2发出的控制信号，将接收到的模拟信号转换成数字信号后传输至所述上位机1；高压继电器20与主控单元2连接，由主控单元2控制其打开或闭合，其输入端连接所述接收线圈19，接收接收线圈19采集到的信号，其输出端依次连接一放大电路21和一滤波电路22，对其输出信号进行放大和过滤，将信号传输至所述A/D采集单元23；其中电流采集电路包括：电流传感器17和Bp，Bac发射电流采集电路18，电流传感器17套在所述发射线圈13上，采集发射的电流波形；Bp，Bac发射电流采集电路18其输入端连接电流传感器17，其输出端连接所述主控单元2，接收电流传感器17采集发射的电流波形传输至控制单元。

参见图2，主动场核磁共振探测方法的时序图所示：本实施例中，主动场核磁共振探测装置按照给定的时序进行工作，先进行6s的Bp电流的发射，该段时间为tBp，能释tr1时间5ms后，进行40ms的Bac电流的发射，该段时间为tac，再能释tr2时间10ms后，对目标水体的弛豫信号采集250ms，该段时间为tAD。

参见图3，电脑中运行主动场核磁共振探测装置上位机1，其包括通讯端口、命令按钮模块、参数配置，运行监视、信号波形显示等功能，能实时配置实验参数包括实验地点、Bp发射电压，Bp发射时间，Bp能释时间，Bac发射频率，Bac最小发射电压、Bac最大发射电压，Bac发射时间，Bac能释时间，脉冲矩数，叠加次数，A/D采集时间等，满足不同环境下的实验需求，同时还能对系统的工作状况实时监控，防止出现意外，通过对采集回来的信号进行处理，可以随时观察到前方水体是否出现异常。

主动场核磁共振探测方法，具体包括以下过程：

a、在测区内选择一探测点,根据待探测平面铺设接收线圈19与发射线圈13；

b、线圈铺设完毕后，连接探测装置，系统开始自检；

c、自检完成后，通过串口线实现与主控单元2之间的相互通信，在电脑的上位机1软件上配置工作方式，当选择为0时，既噪声采集模式，主控单元2控制A/D采集单元23工作，高压继电器20闭合(工作状态)，噪声经接收线圈19、高压继电器20、放大电路21、滤波电路22后送至A/D采集单元23，A/D采集的时间为250ms，A/D采集单元23将模拟信号转换成数字信号，并将转换后得到的数据送至电脑的上位机1，进行噪声数据的显示，这就是一个工作周期；

d、重复步骤c，进行多次叠加探测，将多次探测得到的噪声信号进行显示并保存，可以评估当前的噪声环境，从而对探测方式进行实时的调整，也能对后续的数据处理提供有用的信息；

e、调整完毕后，在电脑的上位机1软件上配置工作方式，当选择为1时，既正常探测模式，配置实验参数包括实验地点、Bp发射电压，Bp发射时间，Bp能释时间，Bac发射频率，Bac最小发射电压、Bac最大发射电压，Bac发射时间，Bac能释时间，脉冲矩数，叠加次数，A/D采集时间等；

f、上位机1配置参数完成后，通过串口线实现与主控单元2之间的相互通信，主控单元2先控制DC-DC开关电源8给储能电容9充电，储能电容9的电压由预设的Bac发射电压决定，充电时，Bp发射开关驱动器5、Bac发射H桥驱动器10、A/D采集单元23、高压继电器20、Bp与Bac发射切换开关12都不工作；

g、充电结束后，主控单元2控制产生6s Bp发射时间，通过Bp发射开关驱动器5对Bp发射开关6进行驱动，Bp发射开关6被驱动后，主控单元2控制Bp与Bac发射切换开关12切换到Bp发射工作状态，使其处于闭合状态，利用发电机3经整流电路4产生的输出电压向发射线圈13施加电流,实现对前方水体的极化，电流传感器17采集发射的电流波形并通过Bp，Bac发射电流采集电路18传输给主控单元2；

h、在极化时,主控单元2控制Bac发射H桥驱动器10、DC-DC开关电源8、A/D采集单元23、高压继电器20，使其处于断开(不工作)状态，当极化结束后，主控单元2控制Bp发射开关驱动器5使Bp发射开关6不被驱动，结束对发射线圈13施加极化电压。

i、当结束对发射线圈13的极化后，发射线圈13上的能量不会自己迅速消失，此时IGBT驱动及保护电路16工作，通过IGBT高压开关14、Bp，Bac发射电流快速关断电路15来迅速消耗发射线圈13上的剩余能量，这段能释时间在5ms内；

j、当能释结束后、主控单元2控制40ms的Bac发射时间，通过Bac发射H桥驱动器10对Bac发射H桥11进行驱动，Bac发射H桥11被驱动后，主控单元2控制Bp，Bac发射切换开关12切换到Bac发射工作状态，使其处于闭合(工作)状态，利用DC-DC开关电源8产生的储存在储能电容9中的能量向发射线圈13施加电压,实现对前方水体的激发，电流传感器17采集发射的电流波形并通过Bp，Bac发射电流采集电路18传输给主控单元2；在Bac发射时,主控单元2控制Bp发射开关驱动5、A/D采集单元23、DC-DC开关电源8、高压继电器20，使其处于断开(不工作)状态；

k、当结束对发射线圈13的极化后，发射线圈13上的能量不会自己迅速消失，此时IGBT驱动及保护电路16工作，通过IGBT高压开关14、Bp，Bac发射电流快速关断电路15来迅速消耗发射线圈13上的剩余能量，这段能释时间在10ms内；

l、当能释再次结束后，主控单元2控制经接收线圈19,、高压继电器20、放大电路21、滤波电路22的信号进行处理后送至A/D采集23，A/D采集的时间为250ms，A/D采集23将模拟信号转换成数字信号，并将转换后得到的数据送至电脑的上位机1，进行数据的显示，这就是一个工作周期；

m、重复步骤f到l，进行预设叠加次数的探测，将多次探测得到的磁共振信号显示并保存，这就得到了最小Bac发射电压下的预设叠加次数的信号；最小Bac发射电压下的预设叠加次数完成后，主控单元会计算出下一个Bac发射电压的大小，再重复步骤g到m，进行预设叠加次数的探测，将多次探测得到的磁共振信号显示并保存，这就得到了当前Bac发射电压下的预设叠加次数的信号，如此重复，直至预设的脉冲矩数下最大Bac发射电压完成预设叠加次数，整个一组探测完成。

n、将步骤m显示与保存的信号核磁共振信号进行消噪处理，提取弛豫时间、初始振幅、等特征参数，将提取的数据进行反演处理，计算出指定方向上、设定距离、设定区域内的含水量、渗透率水文地质参数，为可能发生的突水、涌泥地质灾害提供预报依据。

本发明主动场核磁共振探测装置引入电流产生的预极化场(Bp)和交变磁场(Bac)，预极化场(Bp)提高目标水体的幅度，交变磁场(Bac)对探测区域进行逐层探测，实现了在超大噪声环境下对灾害水体定性定量探测。首先利用发射线圈产生磁场强度远远大于天然地磁场的预极化磁场，提高水体的宏观磁化强度，预极化结束后，通过Bp，Bac发射电流快速关断电路15释放发射线圈中的剩余能量，然后再利用交变磁场激发目标水体，通过对二次场信号的采集，获得含水层厚度、含水量大小等重要信息。

本发明主动场核磁共振探测装置由于水体的核磁信号是以幂指数的形式快速衰减的，所以在激发结束后，越早采集得到的信号越大。因为发射线圈内的剩余能量会对采集的信号产生干扰，因此必须控制剩余能量的快速释放，该发明构建了快速释放主动场剩余能量的模型，可以使得仪器的能释时间大大缩短，从而更早一步的进行信号采集，提高核磁共振信号的信噪比，真正达到对目标水体的含水层厚度、含水量大小等特征参数的准确提取。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，当不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明所作的等同变化与修饰，都应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.主动场核磁共振探测装置，其特征在于，包括：

预极化控制电路，通过一切换开关控制发射线圈产生大于天然地磁场的预极化磁场；

释放电路，通过一开关连接发射线圈用于快速关断电路释放发射线圈中的剩余能量，释放时间为5ms内；

交变磁场控制电路，通过所述切换开关控制发射线圈产生交变磁场激发目标水体；

主控单元，对所述预极化控制电路、释放电路、交变磁场控制电路进行切换和控制；

所述预极化控制电路包括：

Bp发射开关，与所述切换开关连接，驱动后通过发电机为发射线圈提供预极化电流；

整流电路，设置在Bp发射开关与发电机之间，将发电机产生输出电压进行整流；

Bp发射开关驱动器，与所述Bp发射开关的控制端连接，接收所述主控单元的控制信号控制Bp发射开关打开或闭合；

所述释放电路包括：

IGBT高压开关，与所述发射线圈连接，由一IGBT驱动及保护电路控制其打开或闭合；

Bp，Bac发射电流快速关断电路，连接所述IGBT高压开关，通过IGBT高压开关、Bp，Bac发射电流快速关断电路来迅速消耗发射线圈上的剩余能；

所述探测装置还包括信号采集电路和电流采集电路，其中，所述信号采集电路包括：

A/D采集单元，与所述主控单元和上位机连接，接收主控单元发出的控制信号，将接收到的模拟信号转换成数字信号后传输至上位机；

高压继电器，与主控单元连接，由主控单元控制其打开或闭合，其输入端连接所述接收线圈，接收接收线圈采集到的信号，其输出端依次连接一放大电路和一滤波电路，对其输出信号进行放大和过滤，将信号传输至所述A/D采集单元；

所述电流采集电路包括：

电流传感器，套在所述发射线圈上，采集发射的电流波形；

Bp，Bac发射电流采集电路，其输入端连接电流传感器，其输出端连接所述主控单元，接收电流传感器采集发射的电流波形传输至控制单元。

2.根据权利要求1所述的主动场核磁共振探测装置，其特征在于，所述交变磁场控制电路包括：

Bac发射H桥,与所述切换开关连接，驱动后通过电瓶为发射线圈提供激发电流；

DC-DC开关电源，通过所述主控单元控制，与所述电瓶连接；

储能电容，连接所述DC-DC开关电源，与所述Bac发射H桥的控制端连接；

Bac发射H桥驱动器，与所述Bac发射H桥的控制端连接，接收所述主控单元的控制信号控制Bac发射H桥开关打开或闭合。

3.根据权利要求1所述的主动场核磁共振探测装置，其特征在于，所述主控单元的控制过程包括：

主控单元发出控制信号通过接收线圈采集信号，传输至上位机中；

控制DC-DC开关电源给储能电容充电；

控制产生预极化过程，对前方水体的极化，通过电流传感器采集发射的电流波形，经Bp，Bac发射电流采集电路传输给主控单元；

控制产生交变磁场过程，对前方水体的激发，通过电流传感器采集发射的电流波形，经Bp，Bac发射电流采集电路传输给主控单元。

4.主动场核磁共振探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在测区内选择一探测点,根据待探测平面铺设接收线圈与发射线圈；线圈铺设完毕后，连接探测装置，系统开始自检；自检后进行噪声采集，噪声经采集后多次叠加探测，将多次探测得到的噪声信号进行显示并保存，评估当前的噪声环境；

步骤2、充电过程，主控单元控制DC-DC开关电源给储能电容充电；

步骤3、极化过程，主控单元控制预极化控制电路通过发射线圈产生大于天然地磁场的预极化磁场；

步骤4、完成步骤3的极化过程后，通过Bp，Bac发射电流快速关断电路释放发射线圈中的剩余能量，释放时间为5ms内；

步骤5、完成步骤4剩余能量释放，交变磁场控制电路控制发射线圈产生交变磁场激发目标水体；

步骤6、完成步骤5的交变磁场激发过程后，通过Bp，Bac发射电流快速关断电路释放发射线圈中的剩余能量；

步骤7，信号采集过程，通过接收线圈接收信号并将得到的信号送至上位机。

5.根据权利要求4所述的主动场核磁共振探测方法，其特征在于，所述步骤3极化过程，主控单元控制Bp发射开关驱动器驱动Bp发射开关，Bp发射开关被驱动，主控单元控制Bp与Bac发射切换开关切换到发射工作状态，发电机经整流电路产生的输出电压向发射线圈施加电流,对前方水体的极化。

6.根据权利要求4所述的主动场核磁共振探测方法，其特征在于，所述步骤5交变磁场激发过程，主控单元控制Bac发射H桥驱动器驱动Bac发射H桥，Bac发射H桥被驱动，主控单元控制Bp，Bac发射切换开关切换到Bac发射工作状态，DC-DC开关电源产生的储存在储能电容中的能量向发射线圈施加电压，对前方水体的激发。

7.根据权利要求4所述的主动场核磁共振探测方法，其特征在于，重复所述步骤1到步骤7过程，进行预设叠加次数的探测，将多次探测得到的磁共振信号显示并保存，得到最小Bac发射电压下的预设叠加次数的信号；主控单元得到下一个Bac发射电压的大小，再重复步骤1到步骤7，进行预设叠加次数的探测，将多次探测得到的磁共振信号显示并保存，得到当前Bac发射电压下的预设叠加次数的信号，直至预设的脉冲矩数下最大Bac发射电压完成预设叠加次数，完成整个一组探测。

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