CN203502602U - 消除工频谐波干扰的核磁共振探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种消除工频谐波干扰的核磁共振探测装置，由接收线圈与增益可调放大器、滤波器和二级放大连接，二级放大的一端连接强度指示，二级放大的另一端连接迟滞比较器，迟滞比较器的一端经触发器与加法器连接，迟滞比较器的另一端经延时器与加法器连接，加法器与计算机连接构成。有效地消除拉莫尔频率接近工频噪声的谐波频点处的噪声，在消噪过程中对MRS信号无影响，同时可以抑制同频干扰。装置结构简单，操作方便，不需附加线圈和其他复杂电路，对隧道、矿井等地下工程中的含水体进行探测时，效率高，可以准确、有效地检测出是否存在含水体，以及含水体的含水量大小。

Description

消除工频谐波干扰的核磁共振探测装置

技术领域

本实用新型涉及一种核磁共振探测装置，尤其是拉莫尔频率附近存在工频谐波噪声的核磁共振探测装置。 

背景技术

地面核磁共振是一种直接探测地下水的地球物理方法，但其采集的MRS信号只有纳伏级，极易受周围环境的干扰。在成分复杂的噪声中，工频谐波干扰的影响最为严重，尤其是拉莫尔频率接近工频噪声的谐波频点处，导致放大器模块提前进入饱和状态，从而影响反演解释的地质参数结果。如何获取消除拉莫尔频率附近的工频谐波噪声后的核磁共振信号，成为了核磁共振勘探找水的一个重要研究方向。 

公开了一种抗工频干扰的信号采样方法及系统，所述方法包括以下步骤：步骤A，于输入的市电交流信号中提取工频信号，通过工频信号对叠加在检测信号上的工频干扰信号进行同步跟踪，并产生一工频同步信号；步骤B，根据工频同步信号锁定工频干扰信号的过零相位，在过零相位对输入的检测信号进行同步采样。通过同步跟踪工频干扰信号来实现在其过零相位进行检测信号的同步采样。上述发明在消除工频干扰的同时，可最大程度地保留检测信号中的有效成分，但是此方法要求在过零点的相位处进行检测，过零点不易获取，易造成误差影响整个信号的准确度和有效值。 

公开了一种超导量子干涉仪50Hz工频干扰的消除装置。该装置包括一个耦合被测信号得到参考信号的电感线圈，电感线圈与一个放大器相连，放大器与50Hz带通滤波器相连，带通滤波器与一个可以将参考信号的相位反相的相位调节器连接，相位调节器与一个加法器的一个输入端口相连，加法器的另一个输入端供超导量子干涉器的反馈环路接入，加法器的输出端与反馈环路的反馈电阻连接接入反馈环路。上述发明可以在测量点吃，直接把不需要的干扰信号抵消掉，使得这些干扰信号在后继电路中的影响降至最小，但存在严重不足为了得到参考信号加入了电感线圈，电感线圈自身也产生噪声，使得在消除工频噪声的同时，引入了新的噪声，影响测量结果。 

公开了一种50Hz工频同步的反积分A/D变换器，包括电源电路，工频信号整形电路，被测信号可调比例积分放大电路，放电积分电压比较电路，控制积分的5V/12V电平变换电路，和一个单片机系统电路，其特征在于还包括一个50Hz方波电平5V/12V变换电路，一个工频同步控制开关电路，一个被测信号保持电路，一个正半周过零时与负半周过零时的被测信号加法器电路和一个恒流放电的反积分电路。发明的A/D变换器，旨在通过恒流放电积分电路和比较器电路将被测信号变成与其幅度成正比的脉宽信号进而控制A/D变换器来解决工频磁场的干扰问题，具有结构简单，效率高、应用方便地特点。但是上述发明A/D变换器电路多，可调器件多，造成了量化的一致性差，维护困难。 

发明内容

本实用新型的目的就在于这对上述现有技术的不足，提供一种消除工频谐波干扰的核磁共振探测装置。 

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的： 

消除工频谐波干扰的核磁共振探测装置，是由工频同步器1经延时器2、单刀双掷开关与主控电路3断开或导通，工频同步器1经单刀双掷开关、主控电路3断开或导通，主控电路3连接发射机4和发射线圈6，主控电路3经接收机5与接收线圈7连接构成。

接收机5是由增益可调放大器8经滤波器9、二级放大器10和迟滞比较器12与频率计13连接，二级放大器10与强度指示剂11连接，迟滞比较器12与计算机14连接构成。 

有益效果：有效地提取微弱的MRS信号，采用同一起始点相差半个工频谐波周期（比如2350Hz）两组核磁共振信号相加消拉莫尔频率接近工频噪声的谐波频点处的噪声。在消噪过程中对MRS信号无影响，同时可以抑制同频干扰。系统结构简单，操作方便，不需附加线圈和其他复杂电路，采用该装置对隧道、矿井等地下工程中的含水体进行探测时，效率高，可准确有效地检测出是否存在含水体，以及含水体的含水量大小。 

附图说明

图1为消除工频谐波干扰的核磁共振探测装置的结构框图 

图2为附图1中接收机5的结构框图

1工频同步器,2延时器,3主控电路,4发射机,5接收机,6发射线圈,7接收线圈,8增益可调放大器，9滤波器,10二级放大器，11强度指示剂，12迟滞比较器，13频率计，14计算机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明： 

消除工频谐波干扰的核磁共振探测装置，是由工频同步器1经延时器2、单刀双掷开关与主控电路3断开或导通，工频同步器1经单刀双掷开关、主控电路3断开或导通，主控电路3连接发射机4和发射线圈6，主控电路3经接收机5与接收线圈7连接构成。

接收机5是由增益可调放大器8经滤波器9、二级放大器10和迟滞比较器12与频率计13连接，二级放大器10与强度指示剂11连接，迟滞比较器12与计算机14连接构成。 

接收线圈与增益可调放大器、滤波器和二级放大连接，二级放大的一端连接强度指示，二级放大的另一端连接迟滞比较器，迟滞比较器的一端经触发器与加法器连接，迟滞比较器的另一端经延时器与加法器连接，加法器与计算机连接构成。 

利用延时采样、叠加抵消的方法消除的拉莫尔频率附近的工频谐波噪声，接收到的信号为完整的混合信号，针对拉莫尔频率附近工频谐波干扰，比如2350Hz附近的谐波干扰，提出了将完整信号平移半个比如频率为2350Hz周期后与原信号叠加。由于上述工频信号相差半个周期相位相反，叠加后可直接消除，而不影响MRS信号。 

工频同步器1输出信号的一端通过延时器2与单刀双掷开关的一端连接，同时工频同步器1输出信号的一端与单刀双掷开关的另一端连接。单刀双掷开关连接发射机3与接收机4，发射机3与发射线圈5连接，接收机4与接收线圈6连接构成。 

接收线圈7经过增益可调放大器8与滤波器9连接，滤波器9经过二级放大器10与迟滞比较器12连接，强度指示11与二级放大10连接，频率计13与迟滞比较器12连接，频率计13与计算机14连接构成。 

接收到的信号为完整的混合信号，针对拉莫尔频率附近工频谐波干扰（比如2350Hz附近的谐波干扰）提出了将完整信号平移半个拉莫尔频率附近工频谐波干扰频率（比如2350Hz附近的谐波干扰）周期后与原信号叠加。由于上述工频信号相差半个周期相位相反，叠加后可直接消除，而不影响MRS信号。 

消除工频谐波干扰的核磁共振探测装置的抵消方法：包括以下步骤： 

a、在测区铺设发射线圈6和接收线圈7，放置发射机4和接收机5在测试的位置，开启工频同步器1，单刀双掷开关连接到上端，通过主控电路3控制发射系统和接收系统；

b、工频同步器1触发主控电路3发出信号，使发射机4发射大功率电流，接收机5接收核磁共振信号，并把这组信号做为第一组信号；

c、将单刀双掷开关连接到下端，再次开启工频同步器1，开启延时器2，延时半个拉莫尔频率附近工频谐波干扰频率（比如2350Hz附近的谐波干扰）周期；

d、再次触发主控电路3发出信号，使发射机4发射大功率电流和接收机5接收核磁共振信号，并把这组信号做为第二组信号；

e、第一组接收机接收的信号，经过增益可调的前置放大器8进行放大，然后经过50HZ滤波器9滤除噪声消除工频及较低频率的谐波；通过二级放大器10再次将信号放大，再次放大过程中通过强度指示11调节增益可调的前置放大器8的放大增益来提取合适的信号；信号通过迟滞比较器12，将采集到的信号输入到计算机14中作为计算机内的第一组数据，通过频率计13可以读出当前信号的频率；

f、第二组接收机接收的信号，经过增益可调放大器8进行放大，然后经过50HZ滤波器9滤除噪声消除工频及较低频率的谐波。通过二级放大器10再次将信号放大，再次放大过程中通过强度指示11调节增益可调放大器7的放大增益来提取合适的信号.信号通过迟滞比较器12，将采集到的信号输入到计算机14中作为计算机内的第二组数据，通过频率计13可以读出当前信号的频率；

g、计算机14将内部存储的两组信号叠加，叠加后直接消除了拉莫尔频率附近工频谐波干扰噪声，而不影响MRS信号；将核磁共振信号进行特征参数提取，获得弛豫时间、初始振幅、频率参数，将测得的数据进行反演处理，计算出指定方向上、特定距离、特定区域内的含水量、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。

Claims (2)

1.一种消除工频谐波干扰的核磁共振探测装置，其特征在于，是由工频同步器(1)经延时器(2)、单刀双掷开关与主控电路(3)断开或导通，工频同步器(1)经单刀双掷开关、主控电路(3)断开或导通，主控电路(3)连接发射机(4)和发射线圈(6)，主控电路(3)经接收机(5)与接收线圈(7)连接构成。

2.按照权利要求1所述的消除工频谐波干扰的核磁共振探测装置，其特征在于，接收机(5)是由增益可调放大器(8)经滤波器(9)、二级放大器(10)和迟滞比较器(12)与频率计(13)连接，二级放大器(10)与强度指示剂(11)连接，迟滞比较器(12)与计算机(14)连接构成。

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