CN204719240U - 核磁共振宽窄带融合放大器模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种核磁共振宽窄带融合放大器模块，是由计算机(15)经RS485总线(14)和控制器(13)分别与高压继电器(2)、第二切换开关(6)、第一切换开关(5)、窄带滤波器(8)和程控放大器(10)连接，接收线圈(1)经高压继电器(2)、无源滤波器(3)、前置放大器(4)、第一切换开关(5)、带通滤波器(7)、窄带滤波器(8)、程控放大器(10)和二级放大器(11)与末级跟随器(12)连接构成。用一套放大器实现两套放大器的功能，适应范围广，采用不配谐方式，抑制多通道采集时相邻线圈之间的耦合，无源低通滤波，降低前端的噪声，避免放大器饱和；宽带模式本底噪声低，死区时间短，反演数据准确度更高；窄带模式带宽窄，滤波效果更好，抗噪声干扰能力强，适合于在较大的噪声环境下工作，信号显示直观，易于在时域看到明显的核磁信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种核磁共振找水仪的放大器模块，尤其是宽窄带融合放大器模块。
背景技术：
随着核磁共振技术在地球物理应用中的不断发展，对仪器设计中的放大器模块提出了越来越高的要求。核磁共振找水仪为了探测复杂水体，进行二维、三维探测，提高探测的分辨力，接收线圈需要进行阵列式铺设，在这种情况下，接收线圈的面积会变小，在相同的条件下获得信号幅度也会相应减小，因此对放大器的弱信号检测能力提出了更高的要求。
在隧道或矿井中使用的核磁共振找水仪也是一个发展方向，由于受到隧道或矿井的空间限制，仪器的体积会缩小，探测线圈的尺寸也会减小，获得的信号幅度也会大幅度下降，同时也会存在大量的施工产生的噪声，因此需要更低噪声、滤除噪声能力强的放大器。
原有核磁共振探测仪利用并联谐振方式接收信号，并联谐振接收方式能够提高线圈的Q值，利于提高线圈拾取信号、滤除噪声的能力，但是在多个通道阵列式测量时，谐振导致LC回路的阻抗变得最小，感应的电压会在线圈中会产生电流，由于线圈中电流的存在，相邻线圈会发生互感现象，导致线圈中的信号被削弱减小，虽然该放大器在单通道测量的环境下也取得了优异的效果，在多通道阵列式测量的环境下使用受到了一定的限制。
现有的核磁共振放大器主要分为两种，宽频的和窄带的：宽频的带宽大，延时时间小，死区时间短，但是在大噪声环境下容易饱和；窄带的带宽小，滤波效果好，适应较大的噪声环境，但是延时大，死区时间较长。他们各自适应的环境不相同，单一的放大器只能适应一定环境，到一种不适应的环境下进行实验会带来不便，重新更换仪器浪费时间和精力。
发明内容：
本实用新型是针对现有的核磁共振放大器的放大器模块，多通道阵列式测量应用困难，适用范围较小，更换不便等缺点，提供了一种核磁共振宽窄带融合放大器模块
本实用新型的目的是通过以下的技术方案实现的：
核磁共振宽窄带融合放大器模块，是由计算机15经RS485总线14和控制器13分别与高压继电器2、第二切换开关6、第一切换开关5、窄带滤波器8 和程控放大器10连接，接收线圈1经高压继电器2、无源滤波器3、前置放大器4、第一切换开关5、带通滤波器7、窄带滤波器8、程控放大器10和二级放大器11与末级跟随器12连接，前置放大器4经第二切换开关6和带通滤波器9与程控放大器10连接构成。
所述的前置放大器4由三个并联的第一音频匹配PNP三极管对41、第二音频匹配PNP三极管对42和第三音频匹配PNP三极管对43与低噪声放大器44相连构成。
宽带模式下，控制器13控制第一切换开关5闭合，第二切换开关6断开；窄带模式下，控制器13控制第二切换开关6闭合，第一切换开关5断开。
有益效果：通过切换工作模式,用一套放大器实现两套放大器的功能，适应范围广，采用不配谐方式，抑制多通道采集时相邻线圈之间的耦合，同时加入无源低通滤波，降低前端的噪声水平，避免放大器饱和；宽带模式本底噪声低，死区时间短，反演数据准确度更高，适合大部分的环境下的高效、精确、快速的地下水探测；窄带模式带宽窄，滤波效果更好，抗噪声干扰能力强，适合于在较大的噪声环境下工作，如城市和隧道矿井，信号显示直观，易于在时域看到明显的核磁信号。
附图说明：
图1是核磁共振宽窄带融合放大器模块结构框图。
图2是低噪声前放结构框图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
核磁共振宽窄带融合放大器模块，是由计算机15经RS485总线14和控制器13分别与高压继电器2、第二切换开关6、第一切换开关5、窄带滤波器8和程控放大器10连接，接收线圈1经高压继电器2、无源滤波器3、前置放大器4、第一切换开关5、带通滤波器7、窄带滤波器8、程控放大器10和二级放大器11与末级跟随器12连接，前置放大器4经第二切换开关6和带通滤波器9与程控放大器10连接构成。
所述的前置放大器4由三个并联的第一音频匹配PNP三极管对41、第二音频匹配PNP三极管对42和第三音频匹配PNP三极管对43与低噪声放大器44相连构成。
在宽带模式下，控制器13控制第一切换开关5闭合，第二切换开关6断开；在窄带模式下，控制器13控制第二切换开关6闭合，第一切换开关5断开。
核磁共振找找水仪的放大器模块是由接收线圈1与高压继电器2连接，高压继电器2与无源滤波器3连接，无源滤波器3与前置放大器4连接，前置放 大器4与第一切换开关5、第二切换开关6，第一切换开关5与带通滤波器7连接，带通滤波器7与窄带滤波器8连接，窄带滤波器8与程控放大器9连接，第二切换开关6与带通滤波器9连接，带通滤波器与程控放大器9连接，程控放大器9与二级放大器11连接，二级放大器11与末级跟随器12连接，控制器13与高压继电器2连接，控制器13与第一切换开关5连接，控制器13与第二切换开关6连接，控制器13与窄带滤波器8连接，控制器13与程控放大器10连接，控制器13与RS485总线14连接，RS485总线14与计算机15连接构成。
前置放大器由第一音频匹配PNP三极管对41、第二音频匹配PNP三极管对42、第三音频匹配PNP三极管对43与低噪声放大器44相连构成。
前置放大器利用音频匹配PNP三极管对并联作为输入级，低噪声放大器作为输出级来进一步降低噪声；宽带部分，高阶带通滤波器设计为巴特沃斯型；窄带部分，宽带滤波器高截止频率为4k，低截止频率为1k，窄带滤波器采用开关电容滤波器，中心频率和放大倍数可程控调节；末级跟随器提高放大器整体的带载能力，匹配AD转换。
实现该放大器模块的配置的主要步骤是：
A、利用磁力仪，测出当地的磁场B0(nT)，利用公式fL(Hz)＝0.04258*B0(nT)，得到当地的拉莫尔频率；
B、向上位机软件输入配置参数参数，如拉莫尔频率，放大倍数，测量模式；
C、进行宽带放大器配置，计算机根据上位机软件的设置向RS485总线传输控制指令给控制器，控制器控制第二切换开关6闭合，第一切换开关5断开，进入宽带测量模式；
D、计算机根据上位机软件的设置向RS485通讯总线传输指令给控制器，控制器根据控制指令设置宽带放大器的放大倍数，放大倍数可设置为10000倍到160000倍；
E、放大器配置完成后，在发射机发射电流的时候，断开高压继电器4、接收信号时，闭合高压继电器4通过高分辨率AD来采集经过放大、滤波的信号，之后进行存储、显示；
F、进行窄带放大器配置，计算机根据上位机软件的设置向RS485总线传输控制指令给控制器，控制器控制第一切换开关5闭合，第二切换开关6断开，进入窄带测量模式；
G、计算机根据上位机软件的设置向RS485通讯总线传输指令给控制器，控制器根据控制指令设置窄带放大器的中心频率和放大倍数；
H、上位机配置完后，在发射机发射电流的时候，控制器根据发射时序断开 高压继电器2，接收信号时，控制高压继电器3闭合，经过高分辨率AD来采集放大、滤波的信号，之后进行显示并存储数据。
Claims (3)
1.一种核磁共振宽窄带融合放大器模块，其特征在于，是由计算机(15)经RS485总线(14)和控制器(13)分别与高压继电器(2)、第二切换开关(6)、第一切换开关(5)、窄带滤波器(8)和程控放大器(10)连接，接收线圈(1)经高压继电器(2)、无源滤波器(3)、前置放大器(4)、第一切换开关(5)、带通滤波器(7)、窄带滤波器(8)、程控放大器(10)和二级放大器(11)与末级跟随器(12)连接，前置放大器(4)经第二切换开关(6)和带通滤波器(9)与程控放大器(10)连接构成。
2.按照权利要求1所述的核磁共振宽窄带融合放大器模块，其特征在于，所述的前置放大器(4)由三个并联的第一音频匹配PNP三极管对(41)、第二音频匹配PNP三极管对(42)和第三音频匹配PNP三极管对(43)与低噪声放大器(44)相连构成。
3.按照权利要求1所述的核磁共振宽窄带融合放大器模块，其特征在于，宽带模式下，控制器(13)控制第一切换开关(5)闭合，第二切换开关(6)断开；窄带模式下，控制器(13)控制第二切换开关(6)闭合，第一切换开关(5)断开。
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