CN203759267U - 拉莫尔频率测量仪 - Google Patents
拉莫尔频率测量仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203759267U CN203759267U CN201420126157.4U CN201420126157U CN203759267U CN 203759267 U CN203759267 U CN 203759267U CN 201420126157 U CN201420126157 U CN 201420126157U CN 203759267 U CN203759267 U CN 203759267U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- master control
- control system
- larmor frequency
- measuring device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种拉莫尔频率测量仪，是由主控系统分别连接上位机、按键、显示器、电源和三分量磁力仪模块，主控系统经极化电路、探头、配谐电路、放大电路和测频电路与主控系统连接，主控系统经继电器切换电路分别连接极化电路和配谐电路构成。本实用新型测量效率高，在几秒钟就能够测量出结果；相比于其它同类仪器测量精度高，可达到0.1nT；为全自动测量，使用方便简洁；体积较小，成本低廉，方便集成在各种类型核磁共振仪器内部。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种地球物理勘探设备，是一种利用氢质子在地磁场下会发生旋进的原理从而测量地磁场大小的一种仪器。
背景技术：
随着科技的发展与进步，人们对磁场测量提出越来越高的要求，各种测磁仪器也获得了极大的发展。
地面核磁共振是直接探测地下水的地球物理方法之一，该方法具有探测效率高、成本低、解释唯一、结果量化、能够获取较为全面的水文地质信息等优点。它是利用水中的氢质子在一定条件下能够被激发并产生核磁共振信号(Magnetic Resonance Sounding,MRS信号)的原理来进行地下水探测的，基本原理为水中的氢质子在地磁场和特定频率的激发场作用下产生核磁共振能量吸收和释放的核磁共振现象，通过采集激发场撤除后，在能量释放过程中产生的携带地下水信息的核磁共振信号，提取并分析磁共振信号的特征参数来实现地下水探测的。MRS信号的表达式为：
其中，E0是信号初始振幅,f是拉莫尔频率，Φ0是初始相位，T2 *是衰减时间常数。这四个参数直接对应含水层的地质情况：E0与含水量大小对应，f与当地地磁场大小对应，Φ0与地下导电性情况对应，T2 *与有效孔隙度大小对应。
由上述可知，核磁共振地下水探测的先行条件是得已知地磁场的大小，只有知道地磁场才能够做特定频率的激发场与核磁共振信号的接收。
由于现有的磁场测量仪器抗干扰能差、精度低，且需要多次测量才能配谐出所需的容值，得到磁场测量结果。同时，仪器对环境要求较高，不能在煤矿、隧道等场合使用。如CN89107980.7专利中提到的质子旋进磁力仪，信号不能多次叠加，因此不能用于噪声较大的环境中。本实用新型针对现有技术的不足，采用多次叠加的方式提高信噪比，使测量精度变高，而且采用自动配谐原理，无需手动多次测量才能得到所需结果。仪器为全封闭的模块化系统，可集成在MRS-TEM联用仪中，不仅能够实现野外测量，而且可以进入矿井、隧道等环境进行磁场测量。
发明内容：
本实用新型的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种拉莫尔频率测量装置。
本实用新型的目的是通过以下方案实现的：
拉莫尔频率测量仪，是由主控系统6分别连接上位机1、按键2、显示器3、电源4和三分量磁力仪模块10，主控系统6经极化电路7、探头8、配谐电路12、放大电路13和测频电路11与主控系统6连接，主控系统6经继电器切换电路9分别连接极化电路7和配谐电路12构成。
有益效果：第一，测量效率高，在几秒钟就可实现；第二，相比于其它同类仪器测量精度高，可达到0.1nT；第三，系统为全自动测量，使用方便简洁；第四，本系统体积较小，方便集成在各类仪器内部，如可集成在MRS-TEM联用仪的内部，如此使测量更加方便。
附图说明：
图1拉莫尔频率测量仪结构框图
图2拉莫尔频率测量仪工作流程图
1上位机，2按键，3显示器，4电源，5串口，6主控系统，7极化电路，8探头，9继电器切换电路，10三分量磁力仪模块，11测频电路，12配谐电路，13放大电路，14开始，15检测各部分是否正常，16初始化，17开始测量，18三分量磁力仪获得数据，19继电器切换，20探头极化，21电容配谐，22放大信号，23再次测量，24计算得出频率，25两次结果是否相等，26数据上传，27结束。
具体实施方式：
拉莫尔频率测量仪，是由主控系统6分别连接上位机1、按键2、显示器3、电源4和三分量磁力仪模块10，主控系统6经极化电路7、探头8、配谐电路12、放大电路13和测频电路11与主控系统6连接，主控系统6经继电器切换电路9分别连接极化电路7和配谐电路12构成。
所述的主控系统6是单片机最小系统。
上位机1通过串口5主控系统6进行通信，实现数据交互。主控系统6控制继电器切换电路9选择系统的工作状态。当选择为极化时，主控系统6控制极化电路7的极化时间，在这段时间内，使探头8极化。当选择为接收时，主控系统6控制配谐电路12完成电容配谐，探头8接入，使信号直接接入放大电路13，并控制其工作时间。同时，测频电路11开始工作，并将数据传回。三分量磁力仪模块10与主控系统6进行数据交互，得到磁场的大致范围，以便主控系统6能够快速准确调整配谐容值。
在探头8极化阶段：根据质子旋进原理，探头8中的线圈加入电流后，产生的强磁场使溶液中的氢质子不再沿原有方向进动，而是被迫沿极化场的方向发生进动。
在信号接收阶段：溶液中氢质子受激发一定时间后，突然撤去激发场，氢质子会产生一个弛豫效应，表现为在探头8中产生一个衰减的MRS信号。
在发射过程中，继电器切换电路7中开关置于极化状态，对接收部分起到保护作用。当发射结束后，经过延迟，主控系统6控制继电器切换电路7中的开关切换到接收状态，主控系统6的信号调理电路对信号调理并控制配谐电路12进行电容配谐，此时探头8中的微弱MRS信号进入放大电路13，被放大后的MRS信号进入测频电路11，测频电路11将放大电路13输出的模拟信号转换为数字信号，并送至上位机保存。
拉莫尔频率测量仪工作过程是：激发探头产生强磁场，使探头中富含的氢质子发生磁化，就会在激发场的方向产生合磁矩。当撤掉激发场后，合磁矩会围绕地磁场方向做旋进运动，这种运动的合磁矩会切割探头中的感应线圈，产生感应电流，那么根据进动的频率即可获得地磁场的频率，也就是拉莫尔频率。根据公式
fL(Hz)＝0.04258*B0(nT)
即可求出相应的地磁场大小。
给拉莫尔频率测量仪供电，工作开始14检测各部分是否正常15，若不正常，返回，若正常，系统进行初始化16，开始测量17；上位机1操作主控系统6控制三分量磁力仪获得数据18，对地磁场进行粗检，测出大致范围，所得信息存储于主控系统6，并通过串口5送入上位机1，在显示器3上显示，为后续工作提供准备信息。这样可以大幅减少后续电容配谐时所花费的时间，避免了确定电容选频值时重复检测的过程，提高了整个仪器的效率。
上位机1操作主控系统6控制继电器切换19，继电器收到指令，探头8接入极化电路7，一定时间后，主控系统6控制极化电路7停止工作，是探头极化20。接下来主控系统6再次控制继电器切换19进入接收状态,，根据LC谐振公式主控系统6改变电容值大小，实现选频，此时探头8的信号接入配谐电路，这样可以降低噪声，提高信噪比。这里就要用到之前三分量磁力仪获得的数据18，来圈定选频的大致范围，再经自动重复测量，使系统迅速配出所需电容值。经电容配谐电路21输出的微弱MRS信号进入放大电路7进行信号放大22，使MRS信号放大到我们可观测的量级上。
测频电路11对放大信号22进行再次测量23，为了得到高精度的测量结 果，需将信号再次进行一系列的信号处理，最终以脉冲的形式输出并进入数字检测系统，根据相关运算得出频率24。判断前后两次测量的频率是否相等25，若不相等重新执行继电器切换19，若相等，表明测量准确，将数据上传并显示26在显示器3上，测量结束27。
Claims (2)
1.一种拉莫尔频率测量仪，其特征在于，是由主控系统(6)分别连接上位机(1)、按键(2)、显示器(3)、电源(4)和三分量磁力仪模块(10)，主控系统(6)经极化电路(7)、探头(8)、配谐电路(12)、放大电路(13)和测频电路(11)与主控系统(6)连接，主控系统(6)经继电器切换电路(9)分别连接极化电路(7)和配谐电路(12)构成。
2.按照权利要求1所述的拉莫尔频率测量仪，其特征在于，所述的主控系统(6)是单片机最小系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420126157.4U CN203759267U (zh) | 2014-03-19 | 2014-03-19 | 拉莫尔频率测量仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420126157.4U CN203759267U (zh) | 2014-03-19 | 2014-03-19 | 拉莫尔频率测量仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203759267U true CN203759267U (zh) | 2014-08-06 |
Family
ID=51254523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420126157.4U Expired - Fee Related CN203759267U (zh) | 2014-03-19 | 2014-03-19 | 拉莫尔频率测量仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203759267U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107643546A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-01-30 | 吉林大学 | 一种基于统计叠加法的磁力仪 |
| CN110333544A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-10-15 | 江苏省新沂地震台 | 矢量质子磁力仪智能选频方法 |
-
2014
- 2014-03-19 CN CN201420126157.4U patent/CN203759267U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107643546A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-01-30 | 吉林大学 | 一种基于统计叠加法的磁力仪 |
| CN107643546B (zh) * | 2017-10-31 | 2024-02-23 | 吉林大学 | 一种基于统计叠加法的磁力仪 |
| CN110333544A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-10-15 | 江苏省新沂地震台 | 矢量质子磁力仪智能选频方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101839968B (zh) | 一种overhauser磁力仪 | |
| CN203502602U (zh) | 消除工频谐波干扰的核磁共振探测装置 | |
| CN104280780B (zh) | 核磁共振与瞬变电磁联用仪及工作方法 | |
| CN103344996B (zh) | 串联谐振式核磁共振探测装置及探测方法 | |
| CN102262247B (zh) | 隧道突水超前预测装置及预测方法 | |
| CN105549098A (zh) | 地下全空间核磁共振预极化探测装置及探测方法 | |
| CN107966737B (zh) | 主动场核磁共振探测装置及探测方法 | |
| CN107102369B (zh) | 机载低温超导核磁共振浅层油渗漏探测装置及探测方法 | |
| US3019383A (en) | Ground liquid prospecting method and apparatus | |
| CN107102367A (zh) | 一种直升机预极化场磁共振油气探测装置及探测方法 | |
| CN201654208U (zh) | 低频磁场强度测量装置 | |
| CN203759267U (zh) | 拉莫尔频率测量仪 | |
| CN102183341B (zh) | 核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪及探测方法 | |
| CN102155905B (zh) | 一种锚杆长度的无损测量装置及方法 | |
| CN111856601B (zh) | 一种分布式磁共振地下水探测装置及探测方法 | |
| CN204065427U (zh) | 用于隧道磁场测量的质子旋进磁力仪 | |
| Callaghan et al. | New Zealand developments in earth's field NMR | |
| LIN et al. | Characteristics of underground magnetic resonance and advanced detection of hazardous water | |
| CN204945405U (zh) | 一种磁力仪 | |
| CN107144885B (zh) | 一种基于地井模式的核磁共振探测系统及方法 | |
| CN111290037B (zh) | 磁共振无损原位探测地下有机污染物的装置及探测方法 | |
| Lin et al. | A review on the progress of the underground nuclear magnetic resonance method for groundwater disaster forecasting detection of tunnels and mines | |
| CN106525891B (zh) | 检测古代壁画支撑体内水分分布的磁共振检测方法 | |
| CN102749656A (zh) | 可实现动态核极化功能的质子磁力仪 | |
| CN108227022B (zh) | 基于squid的地空磁共振探测装置及探测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140806 Termination date: 20150319 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |