CN108267790B - 三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动方法及装置,通过接收控制系统发送的控制命令;解析控制命令,生成脉冲发射时序信号和天线切换控制信号;根据脉冲发射时序信号对外部输入的高压信号进行处理,输出多个通道的高压射频脉冲;根据天线切换控制信号选择至少一个通道的高压射频脉冲以及核磁共振脉冲阵列天线中待工作的天线,并将所选择的各高压射频脉冲进行叠加,以驱动各待工作的天线发射核磁脉冲信号。本发明的装置能够通过单独激励一个天线探测单方位角的地层信息,激励多个天线探测多方位角的地层信息,实现周向不同方位分区信号的多层切片信息探测,提高核磁共振测井仪探头的周向分辨能力,实现维尺度下的地层探测。
Description
技术领域
本发明涉及核磁共振测井技术领域,尤其涉及一种三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动方法及装置。
背景技术
核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)现象在1946年被发现,之后很快应用在物理、化学、材料科学、生命科学和医学等领域。20世纪50年代,核磁共振开始在石油天然气工业中应用,最初应用于油藏岩石物理领域。核磁共振测井仪可以利用核磁共振原理对井眼周围的地层信息的进行探测,具有独特的储层流体的定性识别和定量评价能力。
探头是核磁共振测井仪的重要部件之一,探头的结构决定了仪器的测量方式、核磁共振区域和核磁共振信号强度等关键性能。核磁共振测井仪探头主要包括磁体和天线,磁体能形成用于极化自旋氢质子的静磁场,天线能发射用于扳转自旋氢质子的射频场,撤去射频场后,自旋氢质子开始沿着静磁场发生进动,从而产生核磁共振感应信号,通过探测核磁共振感应信号,可以对地层情况进行分析。
现有的核磁共振测井仪探头多采用柱状体磁体,磁体的圆面两边分别为N极和S极,磁场分布由N极指向S极的闭合磁力线形成,天线环绕在磁体周围,能向井眼四周360°激发极化的地层区域,使得在井眼周围没有探测盲区,可以进行多频多切片测量,但测量得到的信号只能是360°地层中信号的平均信号。因此,现有技术中的核磁共振测井仪只能进行径向深度维、轴向深度维的信号检测,不具有周向多方位敏感区域的信号检测能力,进一步的,更没有能够实现驱动核磁共振测井仪进行三维扫描的驱动装置。
发明内容
本发明提供一种三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动方法及装置,以实现三维扫描核磁共振成像仪阵列天线的驱动,实现径向、轴向、周向三维尺度下的地层探测。
本发明的一个方面是提供一种三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动装置,包括:
总线接口模块,与控制系统连接,用于接收所述控制系统发送的控制命令;
脉冲时序处理模块,与所述总线接口模块连接,用于解析所述控制命令,生成脉冲发射时序信号和天线切换控制信号;
多通道大功率脉冲发射模块,包括多个脉冲发射通道,分别与所述脉冲时序处理模块连接,每一所述脉冲发射通道用于根据所述脉冲发射时序信号对外部输入的高压信号进行处理,输出一种高压射频脉冲;
天线切换接口模块,与所述多通道大功率脉冲发射模块、脉冲时序处理模块以及核磁共振脉冲阵列天线连接,用于根据所述天线切换控制信号选择所述脉冲发射通道以及核磁共振脉冲阵列天线中待工作的天线,并将所选择的各所述脉冲发射通道输出的所述高压射频脉冲进行叠加,以驱动各所述待工作的天线发射核磁脉冲信号。
进一步的,所述脉冲发射通道包括:
脉冲生成子模块,与所述脉冲时序处理模块连接,用于将所述脉冲发射时序信号转换为射频信号;
功率管驱动子模块,与所述脉冲生成子模块连接,用于对所述射频信号进行功率放大,生成斩波驱动信号;
高压斩波子模块,与所述功率管驱动子模块以及所述外部输入的高压信号连接,用于根据所述斩波驱动信号对所述外部输入的高压信号进行斩波,生成所述高压射频脉冲。
进一步的,所述天线切换接口模块包括与所述脉冲时序处理模块连接的多个第一开关和多个第二开关;
每一所述第一开关与一所述脉冲发射通道连接,用于根据所述天线切换控制信号将所述选择的所述脉冲发射通道连通;
至少一所述第二开关与所述核磁共振脉冲阵列天线中的一天线连接,用于根据所述天线切换控制信号将各所述待工作的天线连通。
进一步的,所述天线切换接口模块还包括一耦合变压器;
所述耦合变压器用于连接所述多通道大功率脉冲发射模块与所述核磁共振脉冲阵列天线。
所述多个脉冲发射通道的输出端作为初级绕组,所述核磁共振脉冲阵列天线中每一天线的输入端作为次级绕组,所述初级绕组和所述次级绕组均绕设于所述耦合变压器的磁芯上。
进一步的,每一所述脉冲发射通道输出的高压射频脉冲的相位、幅度及频率中的至少一个参数不同。
本发明的另一个方面是提供一种三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动方法,包括:
接收控制系统发送的控制命令;
解析所述控制命令,生成脉冲发射时序信号和天线切换控制信号;
根据所述脉冲发射时序信号对外部输入的高压信号进行处理,输出多个通道的高压射频脉冲;
根据所述天线切换控制信号选择至少一个通道的所述高压射频脉冲以及核磁共振脉冲阵列天线中待工作的天线,并将所选择的各所述高压射频脉冲进行叠加,以驱动各所述待工作的天线发射核磁脉冲信号。
进一步的,所述根据所述脉冲发射时序信号对外部输入的高压信号进行处理,输出多个通道的高压射频脉冲,具体包括:
将所述脉冲发射时序信号转换为射频信号;
对所述射频信号进行功率放大,生成斩波驱动信号;
根据所述斩波驱动信号对所述外部输入的高压信号进行斩波,生成所述高压射频脉冲。
进一步的,所述将所选择的各所述高压射频脉冲进行叠加,以驱动各所述待工作的天线发射核磁脉冲信号,具体包括:
将所选择的各所述高压射频脉冲分别通过初级绕组输入一耦合变压器进行叠加;并由次级绕组分别输出给各所述待工作的天线,以驱动各所述待工作的天线发射核磁脉冲信号。
进一步的,多个通道的高压射频脉冲的相位、幅度及频率中的至少一个参数不同。
本发明提供的三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动方法及装置,通过接收控制系统发送的控制命令;解析控制命令,生成脉冲发射时序信号和天线切换控制信号;根据脉冲发射时序信号对外部输入的高压信号进行处理,输出多个通道的高压射频脉冲;根据天线切换控制信号选择至少一个通道的高压射频脉冲以及核磁共振脉冲阵列天线中待工作的天线,并将所选择的各高压射频脉冲进行叠加,以驱动各待工作的天线发射核磁脉冲信号。本发明的三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动装置能够向核磁共振脉冲阵列天线输出不同的高压射频脉冲,并且能够实现对某个或某些天线进行方便快捷的馈电,通过单独激励一个天线可以探测单方位角的地层信息,同时激励多个天线可以探测多方位角的地层信息,从而实现周向不同方位分区信号的多层切片信息探测,提高了核磁共振测井仪探头的周向分辨能力,实现了径向、轴向、周向三维尺度下的地层探测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动装置的结构图;
图2为本发明另一实施例提供的三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动装置的结构图;
图3为本发明实施例提供的三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动方法的流程图。
附图标记:
100:三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动装置;
110:总线接口模块; 120:脉冲时序处理模块;
130:多通道大功率脉冲发射模块; 131:脉冲生成子模块;
132:功率管驱动子模块; 133:高压斩波子模块;
140:天线切换接口模块; 141:第一开关;
142:耦合变压器; 143:第二开关;
200:控制系统; 300:核磁共振脉冲阵列天线;
310:天线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动装置的结构图。本发明的一个方面是提供一种三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动装置100,包括:总线接口模块110、脉冲时序处理模块120、多通道大功率脉冲发射模块130以及天线切换接口模块140。
其中,总线接口模块110,与控制系统200连接,用于接收所述控制系统200发送的控制命令;
脉冲时序处理模块120,与所述总线接口模块110连接,用于解析所述控制命令,生成脉冲发射时序信号和天线切换控制信号;
多通道大功率脉冲发射模块130,包括多个脉冲发射通道,分别与所述脉冲时序处理模块120连接,每一所述脉冲发射通道用于根据所述脉冲发射时序信号对外部输入的高压信号进行处理,输出一种高压射频脉冲;
天线切换接口模块140,与所述多通道大功率脉冲发射模块130、脉冲时序处理模块120以及核磁共振脉冲阵列天线300连接,用于根据所述天线切换控制信号选择所述脉冲发射通道以及核磁共振脉冲阵列天线300中待工作的天线310,并将所选择的各所述脉冲发射通道输出的所述高压射频脉冲进行叠加,以驱动各所述待工作的天线310发射核磁脉冲信号。
在本实施例中,核磁共振脉冲阵列天线300包括多个天线,天线可以是条带型天线或马鞍形天线等,多个天线可以按照预定的方位设置,例如多个天线设置于一磁体的外侧且沿磁体的周向分布,或者多个天线分别设置于上下至少两层磁体的外侧且沿磁体的周向分布等等,通过本实施例的三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动装置100对某个或某些天线310进行馈电,通过单独激励一个天线可以探测单方位角的地层信息,同时激励多个天线可以探测多方位角的地层信息,从而实现周向不同方位分区信号的多层切片信息探测,提高了核磁共振测井仪探头的周向分辨能力,实现了径向、轴向、周向三维尺度下的地层探测。
在本实施例的三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动装置100通过总线接口模块110与位于地面的控制系统200(上位机)连接,接收控制系统200发送的控制命令,再通过脉冲时序处理模块120对控制命令进行解码,生成脉冲发射时序信号和天线切换控制信号,其中脉冲发射时序信号用于多通道大功率脉冲发射模块130中的多个脉冲发射通道根据脉冲发射时序信号对外部输入的高压信号进行处理,分别输出多个通道的高压射频脉冲,其中多个通道的高压射频脉冲可以相同也可以不同,而天线切换控制信号则用于天线切换接口模块140选择接入哪些脉冲发射通道以及核磁共振脉冲阵列天线300中待工作的天线,进而将所选择的各脉冲发射通道输出的高压射频脉冲进行叠加,以驱动各待工作的天线发射核磁脉冲信号。通过多通道的高压射频脉冲叠加,可以实现输出不同种类的高压射频脉冲驱动天线310发射核磁脉冲信号,例如输出软脉冲、更高峰值的脉冲等等。
本实施例中,多通道大功率脉冲发射模块130中每一脉冲发射通道具体可如图2所示,包括脉冲生成子模块131、功率管驱动子模块132以及高压斩波子模块133,可依次将所述脉冲发射时序信号转换为射频信号,然后对所述射频信号进行功率放大,生成斩波驱动信号,再根据所述斩波驱动信号对所述外部输入的高压信号进行斩波,生成所述高压射频脉冲。本实施例中多通道大功率脉冲发射模块130优选为4个脉冲发射通道,通过高压射频脉冲的叠加可实现软脉冲的输出。
天线切换接口模块140与多通道大功率脉冲发射模块130、脉冲时序处理模块120以及核磁共振脉冲阵列天线300连接,可包括多个与脉冲时序处理模块120连接控制开关以根据天线切换控制信号控制所选择的各脉冲发射通道以及各待工作的天线310的接通。
当然多通道大功率脉冲发射模块130、天线切换接口模块140并不仅限于上述结构,其他能够实现本发明目的的多通道大功率脉冲发射模块130及天线切换接口模块140亦可,此处不再赘述。
本实施例提供的三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动装置,通过接收控制系统发送的控制命令;解析控制命令,生成脉冲发射时序信号和天线切换控制信号;根据脉冲发射时序信号对外部输入的高压信号进行处理,输出多个通道的高压射频脉冲;根据天线切换控制信号选择至少一个通道的高压射频脉冲以及核磁共振脉冲阵列天线中待工作的天线,并将所选择的各高压射频脉冲进行叠加,以驱动各待工作的天线发射核磁脉冲信号。本实施例的三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动装置能够向核磁共振脉冲阵列天线输出不同的高压射频脉冲,并且能够实现对某个或某些天线进行方便快捷的馈电,通过单独激励一个天线可以探测单方位角的地层信息,同时激励多个天线可以探测多方位角的地层信息,从而实现周向不同方位分区信号的多层切片信息探测,提高了核磁共振测井仪探头的周向分辨能力,实现了径向、轴向、周向三维尺度下的地层探测。
图2为本发明另一实施例提供的三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动装置的结构图。作为上述实施例的进一步改进,所述脉冲发射通道具体可包括:脉冲生成子模块131、功率管驱动子模块132以及高压斩波子模块133。
其中,脉冲生成子模块131,与所述脉冲时序处理模块120连接,用于将所述脉冲发射时序信号转换为射频信号;
功率管驱动子模块132,与所述脉冲生成子模块131连接,用于对所述射频信号进行功率放大,生成斩波驱动信号;
高压斩波子模块133,与所述功率管驱动子模块132以及所述外部输入的高压信号连接,用于根据所述斩波驱动信号对所述外部输入的高压信号进行斩波,生成所述高压射频脉冲。
本实施例中,脉冲生成子模块131接收脉冲时序处理模块120发送的脉冲发射时序信号,并将脉冲发射时序信号转换为满足核磁共振脉冲时序发射的射频信号,射频信号频率决定了该条脉冲发射通道输出的高压射频脉冲的频率,射频信号的周期个数决定了该条脉冲发射通道输出的高压射频脉冲的带宽。需要说明的是,不同脉冲发射通道中的射频信号的频率、周期个数、相位等参数可以相同,也可以不同。功率管驱动子模块132接收脉冲生成子模块131发送的射频信号,并对射频信号进行功率放大,生成斩波驱动信号,并将斩波驱动信号发送给高压斩波子模块133,以使高压斩波子模块133根据斩波驱动信号驱动高压斩波子模块133内部的大功率场效应管等元件快速开关,从而控制大功率场效应管实现对外部输入的高压信号的斩波,生成高压射频脉冲。其中本实施例中的高压信号由高压斩波子模块133输出,通常为直流高压信号。针对脉冲发射通道中的脉冲生成子模块131、功率管驱动子模块132以及高压斩波子模块133这些模块,本领域技术人员可以根据实际需要来确定各模块的具体实现方式,本实施例中不再进行详述。
进一步的,所述天线切换接口模块140包括与所述脉冲时序处理模块120连接的多个第一开关141和多个第二开关143。
每一所述第一开关141与一所述脉冲发射通道连接,用于根据所述天线切换控制信号将所述选择的所述脉冲发射通道连通;
至少一所述第二开关143与所述核磁共振脉冲阵列天线300中的一天线310连接,用于根据所述天线切换控制信号将各所述待工作的天线310连通。
本实施例中,通过天线切换接口模块140根据天线切换控制信号控制第一开关141从而控制哪些脉冲发射通道连通,通过控制第二开关143从而控制哪些天线310连通,从而使得所述选择的脉冲发射通道输出的高压射频脉冲经叠加后输出给各待工作的天线310。而对于不工作的脉冲发射通道和天线310,则断开对应的第一开关141和第二开关143,防止信号耦合等产生干扰或造成其他部件损坏。
进一步的,所述天线切换接口模块140还包括一耦合变压器142;
所述耦合变压器142用于连接所述多通道大功率脉冲发射模块130与所述核磁共振脉冲阵列天线300。
所述多个脉冲发射通道的输出端作为初级绕组,所述核磁共振脉冲阵列天线300中每一天线的输入端作为次级绕组,所述初级绕组和所述次级绕组均绕设于所述耦合变压器142的磁芯上。
本实施例中通过耦合变压器142实现不同脉冲发射通道的高压射频脉冲的叠加,通过将各高压射频脉冲分别通过初级绕组输入同一个耦合变压器142,电磁互感效应通过次级绕组分别输出给各所述待工作的天线310。本实施例中优选的,可以通过耦合变压器142对高压射频脉冲进行放大,其放大倍数可以为1.2,从而实现天线310的大功率驱动,当然放大倍数也可以为其他倍数。此外,耦合变压器142还可以起到隔离作用,使前后级之间没有直流回路,给交流信号提供通道,并且能够实现阻抗匹配,使前后级之间达到较佳的能量传输。
进一步的,上述实施例中每一所述脉冲发射通道输出的高压射频脉冲的相位、幅度及频率中的至少一个参数不同,从而可以实现最终叠加出不同的高频射频脉冲信号,以满足核磁共振脉冲阵列天线300在不同工况下的驱动。
图3为本发明实施例提供的三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动方法的流程图。如图3所示,本实施例提供了一种三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动方法,该方法具体步骤如下:
S401、接收控制系统发送的控制命令。
S402、解析所述控制命令,生成脉冲发射时序信号和天线切换控制信号。
S403、根据所述脉冲发射时序信号对外部输入的高压信号进行处理,输出多个通道的高压射频脉冲。
S404、根据所述天线切换控制信号选择至少一个通道的所述高压射频脉冲以及核磁共振脉冲阵列天线中待工作的天线,并将所选择的各所述高压射频脉冲进行叠加,以驱动各所述待工作的天线发射核磁脉冲信号。
进一步的,所述根据所述脉冲发射时序信号对外部输入的高压信号进行处理,输出多个通道的高压射频脉冲,具体包括:
将所述脉冲发射时序信号转换为射频信号;
对所述射频信号进行功率放大,生成斩波驱动信号;
根据所述斩波驱动信号对所述外部输入的高压信号进行斩波,生成所述高压射频脉冲。
进一步的,所述将所选择的各所述高压射频脉冲进行叠加,以驱动各所述待工作的天线发射核磁脉冲信号,具体包括:
将所选择的各所述高压射频脉冲分别通过初级绕组输入一耦合变压器进行叠加;并由次级绕组分别输出给各所述待工作的天线,以驱动各所述待工作的天线发射核磁脉冲信号。
进一步的,多个通道的高压射频脉冲的相位、幅度及频率中的至少一个参数不同。
本发明实施例提供的三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动方法,可以由上述图1和图2所提供的装置实施例实现,具体功能此处不再赘述。
本实施例提供的三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动方法,通过接收控制系统发送的控制命令;解析控制命令,生成脉冲发射时序信号和天线切换控制信号;根据脉冲发射时序信号对外部输入的高压信号进行处理,输出多个通道的高压射频脉冲;根据天线切换控制信号选择至少一个通道的高压射频脉冲以及核磁共振脉冲阵列天线中待工作的天线,并将所选择的各高压射频脉冲进行叠加,以驱动各待工作的天线发射核磁脉冲信号。本实施例的三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动方法能够向核磁共振脉冲阵列天线输出不同的高压射频脉冲,并且能够实现对某个或某些天线进行方便快捷的馈电,通过单独激励一个天线可以探测单方位角的地层信息,同时激励多个天线可以探测多方位角的地层信息,从而实现周向不同方位分区信号的多层切片信息探测,提高了核磁共振测井仪探头的周向分辨能力,实现了径向、轴向、周向三维尺度下的地层探测。
在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动装置,其特征在于,包括:
总线接口模块,与控制系统连接,用于接收所述控制系统发送的控制命令;
脉冲时序处理模块,与所述总线接口模块连接,用于解析所述控制命令,生成脉冲发射时序信号和天线切换控制信号;
多通道大功率脉冲发射模块,包括多个脉冲发射通道,分别与所述脉冲时序处理模块连接,每一所述脉冲发射通道用于根据所述脉冲发射时序信号对外部输入的高压信号进行处理,输出一种高压射频脉冲;
天线切换接口模块,与所述多通道大功率脉冲发射模块、所述脉冲时序处理模块以及核磁共振脉冲阵列天线连接,用于根据所述天线切换控制信号选择所述脉冲发射通道以及核磁共振脉冲阵列天线中待工作的天线,并将所选择的各所述脉冲发射通道输出的所述高压射频脉冲进行叠加,以驱动各所述待工作的天线发射核磁脉冲信号;
所述天线切换接口模块包括与所述脉冲时序处理模块连接的多个第一开关和多个第二开关;
每一所述第一开关与一所述脉冲发射通道连接,用于根据所述天线切换控制信号将所选择的所述脉冲发射通道连通;
至少一所述第二开关与所述核磁共振脉冲阵列天线中的一天线连接,用于根据所述天线切换控制信号将各所述待工作的天线连通;
所述天线切换接口模块还包括一耦合变压器;
所述耦合变压器用于连接所述多通道大功率脉冲发射模块与所述核磁共振脉冲阵列天线;
所述多个脉冲发射通道的输出端作为初级绕组,所述核磁共振脉冲阵列天线中每一天线的输入端作为次级绕组,所述初级绕组和所述次级绕组均绕设于所述耦合变压器的磁芯上,以将所选择的各所述脉冲发射通道输出的所述高压射频脉冲通过对应的初级绕组输入到同一个所述耦合变压器上进行叠加,再通过次级绕组分别输出给各所述待工作的天线。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述脉冲发射通道包括:
脉冲生成子模块,与所述脉冲时序处理模块连接,用于将所述脉冲发射时序信号转换为射频信号;
功率管驱动子模块,与所述脉冲生成子模块连接,用于对所述射频信号进行功率放大,生成斩波驱动信号;
高压斩波子模块,与所述功率管驱动子模块以及所述外部输入的高压信号连接,用于根据所述斩波驱动信号对所述外部输入的高压信号进行斩波,生成所述高压射频脉冲。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其特征在于,
每一所述脉冲发射通道输出的高压射频脉冲的相位、幅度及频率中的至少一个参数不同。
4.一种三维扫描核磁共振成像仪阵列天线驱动方法,其特征在于,包括:
接收控制系统发送的控制命令;
解析所述控制命令,生成脉冲发射时序信号和天线切换控制信号;
根据所述脉冲发射时序信号对外部输入的高压信号进行处理,输出多个通道的高压射频脉冲;
根据所述天线切换控制信号选择至少一个通道的所述高压射频脉冲以及核磁共振脉冲阵列天线中待工作的天线,并将所选择的各所述高压射频脉冲进行叠加,以驱动各所述待工作的天线发射核磁脉冲信号,通过单独激励一个天线实现探测单方位角的地层信息,或同时激励多个天线探测多方位角的地层信息,实现周向不同方位分区信号的多层切片信息探测;
所述将所选择的各所述高压射频脉冲进行叠加,以驱动各所述待工作的天线发射核磁脉冲信号,具体包括:
将所选择的各所述高压射频脉冲分别通过初级绕组输入同一个耦合变压器进行叠加;并由次级绕组分别输出给各所述待工作的天线,以驱动各所述待工作的天线发射核磁脉冲信号,其中,所述初级绕组和所述次级绕组均绕设于所述耦合变压器的磁芯上。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述根据所述脉冲发射时序信号对外部输入的高压信号进行处理,输出多个通道的高压射频脉冲,具体包括:
将所述脉冲发射时序信号转换为射频信号;
对所述射频信号进行功率放大,生成斩波驱动信号;
根据所述斩波驱动信号对所述外部输入的高压信号进行斩波,生成所述高压射频脉冲。
6.根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,多个通道的高压射频脉冲的相位、幅度及频率中的至少一个参数不同。
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CN118566333B (zh) * | 2024-07-31 | 2024-10-11 | 西安电子科技大学 | 一种基于全固态纳秒脉冲激发的磁声成像装置和方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1260497A (zh) * | 1998-11-05 | 2000-07-19 | 施卢默格海外有限公司 | 带有可编程序的脉冲序列发生器的井下核磁共振测井仪 |
WO2008070430A1 (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-12 | Doty Scientific, Inc. | Improved nmr cryomas probe for high-field wide-bore magnets |
CN103529442A (zh) * | 2013-09-06 | 2014-01-22 | 广州丰谱信息技术有限公司 | 一种基于几何反演阵列的目标探测方法与装置 |
CN105240002A (zh) * | 2015-09-23 | 2016-01-13 | 中国石油大学(北京) | 基于多天线激励方式的三维核磁共振测井仪 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6133788A (en) * | 1998-04-02 | 2000-10-17 | Ericsson Inc. | Hybrid Chireix/Doherty amplifiers and methods |
US7088104B2 (en) * | 2001-12-31 | 2006-08-08 | The John Hopkins University | MRI tunable antenna and system |
MY162380A (en) * | 2010-06-16 | 2017-06-15 | Halliburton Energy Services Inc | Nuclear magnetic resonance logging tool having an array of antennas |
US9405035B2 (en) * | 2012-01-10 | 2016-08-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Enhanced transmitter and method for a nuclear magnetic resonance logging tool |
WO2015066005A1 (en) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | Schlumberger Technology Corporation | Integrated circuit for nmr systems |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1260497A (zh) * | 1998-11-05 | 2000-07-19 | 施卢默格海外有限公司 | 带有可编程序的脉冲序列发生器的井下核磁共振测井仪 |
WO2008070430A1 (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-12 | Doty Scientific, Inc. | Improved nmr cryomas probe for high-field wide-bore magnets |
CN103529442A (zh) * | 2013-09-06 | 2014-01-22 | 广州丰谱信息技术有限公司 | 一种基于几何反演阵列的目标探测方法与装置 |
CN105240002A (zh) * | 2015-09-23 | 2016-01-13 | 中国石油大学(北京) | 基于多天线激励方式的三维核磁共振测井仪 |
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