RU47110U1 - MAGNETIC RESONANCE GEOINTROSCOPE - Google Patents

MAGNETIC RESONANCE GEOINTROSCOPE Download PDF

Info

Publication number
RU47110U1
RU47110U1 RU2005107022/22U RU2005107022U RU47110U1 RU 47110 U1 RU47110 U1 RU 47110U1 RU 2005107022/22 U RU2005107022/22 U RU 2005107022/22U RU 2005107022 U RU2005107022 U RU 2005107022U RU 47110 U1 RU47110 U1 RU 47110U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
computer
magnetic resonance
controller
outputs
amplifier
Prior art date
Application number
RU2005107022/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.И. Чижик
Н.М. Вечерухин
В.В. Фролов
А.В. Комолкин
Ю.С. Чернышев
Original Assignee
Санкт-Петербургский государственный университет
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Санкт-Петербургский государственный университет filed Critical Санкт-Петербургский государственный университет
Priority to RU2005107022/22U priority Critical patent/RU47110U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU47110U1 publication Critical patent/RU47110U1/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

Предлагаемое устройство относится к области технических средств разведки и обнаружения залежей подземных минералов и предназначено для дистанционного поиска залежей воды. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение максимальной глубины обнаружения водоносных слоев и точности определения глубины их залегания благодаря существенному улучшению отношения полезного сигнала к помехе. Предлагаемая полезная модель способствует решению важной проблемы обеспечения водой населения засушливых зон.The proposed device relates to the field of technical means of exploration and detection of underground mineral deposits and is intended for remote search for water deposits. The technical result of the proposed utility model is to increase the maximum detection depth of aquifers and the accuracy of determining the depth of their occurrence due to a significant improvement in the ratio of the useful signal to interference. The proposed utility model helps to solve the important problem of providing water to the population of arid zones.

Description

Предлагаемое устройство относится к области технических средств разведки и обнаружения залежей подземных минералов и предназначено для дистанционного поиска залежей воды.The proposed device relates to the field of technical means of exploration and detection of underground mineral deposits and is intended for remote search for water deposits.

Известно аналогичное устройство для дистанционного обнаружения подземных залежей минералов [1, 2], основанное на приеме сигналов ядерного магнитного резонанса (ЯМР) индукционным датчиком от ядер вещества, находящегося в геомагнитном поле и удаленного от датчика на значительное расстояние. Устройство содержит резонансный контур в форме петли, развернутой на поверхности почвы, настроенный на частоту магнитного резонанса ядер в геомагнитном поле, коммутационное устройство, передатчик, усилитель и измерительное устройство. Недостатком устройства является незащищенность от внешних электромагнитных помех, которые индуцируются в контуре и которые могут быть весьма значительными из-за больших размеров петли, а полезный сигнал может быть очень малым, особенно для глубоко расположенных залежей. Другим недостатком является невозможность реализовать режим синхронного детектирования, так как частота ядерного магнитного резонанса в геомагнитном поле недостаточно стабильна из-за существования его вариаций. Эти обстоятельства ограничивают глубину обнаружения минерала.A similar device is known for remote detection of underground mineral deposits [1, 2], based on the reception of nuclear magnetic resonance (NMR) signals by an induction sensor from the nuclei of a substance located in a geomagnetic field and remote from the sensor at a considerable distance. The device contains a resonant circuit in the form of a loop deployed on the soil surface, tuned to the frequency of magnetic resonance of the nuclei in the geomagnetic field, a switching device, a transmitter, an amplifier, and a measuring device. The disadvantage of this device is the exposure to external electromagnetic interference, which is induced in the circuit and which can be very significant due to the large size of the loop, and the useful signal can be very small, especially for deep deposits. Another disadvantage is the inability to implement the synchronous detection mode, since the frequency of nuclear magnetic resonance in a geomagnetic field is not stable enough due to the existence of its variations. These circumstances limit the depth of detection of the mineral.

Известно устройство для ядерного магнитного каротажа [3], состоящее из опускаемого в скважину индукционного датчика, и дополнительного датчика, расположенного на поверхности земли и осуществляющего компенсацию электромагнитной помехи, наводимой на основной датчик. Недостатком устройства является возможность приема сигналов ядерного магнитного резонанса только из зоны, близкой к основному датчику, что не позволяет использовать его для дистанционного обнаружения воды.A device for nuclear magnetic logging [3], consisting of an induction sensor lowered into the well, and an additional sensor located on the surface of the earth and compensating for electromagnetic interference induced on the main sensor are known. The disadvantage of this device is the ability to receive nuclear magnetic resonance signals only from an area close to the main sensor, which does not allow using it for remote detection of water.

Известно также устройство, принятое в качестве прототипа данной модели, предназначенное для дистанционного обнаружения подземных залежей воды, основанное на том же принципе и имеющее тот же состав [4], однако с целью улучшения отношения полезного сигнала ЯМР к сигналу помехи индукционный датчик этого устройства выполнен в виде петли, имеющей специальную форму в виде «восьмерки». Положительный эффект достигается за счет взаимной компенсации сигналов электромагнитных помех, индуцируемых в каждой из частей «восьмерки» в противоположных фазах.It is also known a device adopted as a prototype of this model, designed for remote detection of underground water deposits, based on the same principle and having the same composition [4], however, in order to improve the ratio of the useful NMR signal to the interference signal, the induction sensor of this device is made in in the form of a loop having a special shape in the form of a "figure eight". A positive effect is achieved due to the mutual compensation of electromagnetic interference signals induced in each of the parts of the "eight" in opposite phases.

Недостатком известного устройства является ограничение глубины обнаружения залежи воды и недостаточная точность ее определения из-за дополнительного ослабления сигнала ЯМР по мере увеличения глубины залегания за счет того, что взаимной компенсации в известном устройстве подвергаются не только сигналы помехи, но в определенной степени и полезные сигналы от ядер. При этом степень ослабления суммарного полезного сигнала тем больше, чем глубже находится залежь воды, то есть именно в той ситуации, в которой особенно существенно иметь достаточное отношения полезного сигнала к помехе.A disadvantage of the known device is the limitation of the depth of detection of a water pool and the insufficient accuracy of its determination due to the additional attenuation of the NMR signal as the depth increases due to the fact that mutual compensation in the known device is subjected not only to interference signals, but to a certain extent also useful signals from cores. In this case, the degree of attenuation of the total useful signal is the greater, the deeper the water pool is, that is, in that situation in which it is especially important to have a sufficient ratio of the useful signal to interference.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение максимальной глубины обнаружения водоносных слоев и точность определения глубины их залегания за счет существенного улучшению отношения полезного сигнала к помехе, компенсации вариаций геомагнитного поля и обеспечения осуществления обработки данных в режиме синхронного детектирования.The technical result of the proposed utility model is to increase the maximum detection depth of aquifers and the accuracy of determining the depth of their occurrence due to a significant improvement in the ratio of the useful signal to interference, compensation for variations in the geomagnetic field and ensuring the processing of data in synchronous detection mode.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве - магнитнорезонансном геоинтроскопе, - содержащем индукционный датчик сигналов ядерного магнитного резонанса от подземной воды в форме петли, развернутой на поверхности почвы и дополнительный опорный датчик сигналов ЯМР от стандартного образца, настроенные на частоту магнитного резонанса ядер водорода в геомагнитном поле и подсоединенные через коммутатор к импульсному генератору и многоканальному усилителю, которые подключаются через контроллер к The technical result is achieved by the fact that in the proposed device - a magnetic resonance geo-introscope - containing an induction sensor of nuclear magnetic resonance signals from underground water in the form of a loop deployed on the soil surface and an additional reference sensor of NMR signals from a standard sample, tuned to the frequency of magnetic resonance of hydrogen nuclei in geomagnetic field and connected through a switch to a pulse generator and a multi-channel amplifier, which are connected through a controller to

ЭВМ, благодаря наличию дополнительного опорного датчика формируется сигнал, используемый в качестве опорного для синхронного детектирования и для компенсации помехи, что и обеспечивает хорошее отношения полезного сигнала к помехе.A computer, due to the presence of an additional reference sensor, a signal is generated that is used as a reference for synchronous detection and to compensate for interference, which ensures a good ratio of the useful signal to interference.

Блок-схема магнитнорезонансного геоинтроскопа приведена на Фиг.1.A block diagram of a magnetic resonance geointroscope is shown in Fig.1.

Индукционный датчик сигналов ядерного магнитного резонанса в форме петли (1) и опорный датчик (7) через коммутатор (2) соединены с генератором (3) и усилителем (4), которые подсоединены к аналоговым входам контроллера (5); цифровые вход и выход контроллера (5) подсоединены к интерфейсу ЭВМ (6).An induction sensor of nuclear magnetic resonance signals in the form of a loop (1) and a reference sensor (7) are connected through a switch (2) to a generator (3) and an amplifier (4), which are connected to the analog inputs of the controller (5); digital input and output of the controller (5) are connected to the computer interface (6).

Работа магнитнорезонансного геоинтроскопа осуществляется следующим образом.The work of a magnetic resonance geointroscope is as follows.

Интерфейс ЭВМ (6) по команде оператора под действием загруженной в ЭВМ программы вырабатывает команду в виде цифрового кода, который поступает на цифровой вход контроллера (5). В контроллере (5) цифровой код преобразуется в аналоговый сигнал, который направляется на его аналоговый выход, подсоединенный к генератору (3), и под действием которого генератор вырабатывает импульсы заданной длительности с частотой заполнения, равной частоте ЯМР в геомагнитном поле. Импульсы через коммутатор (2) поступают на индукционные датчики (1) и (7) и возбуждают прецессирующую ядерную намагниченность в подземной воде и стандартном образце соответственно. Сигналы, индуцируемые в этих же датчиках прецессирующей ядерной намагниченностью поступают через коммутатор (2) и усилитель (4) в контролер (5), где они оцифровываются и направляются в ЭВМ. В ЭВМ осуществляются функции цифровой фильтрации полезных сигналов, компенсации сигнала помехи и синхронного детектирования, причем в качестве опорного сигнала, отслеживающего вариации геомагнитного поля, используется сигнал ЯМР от дополнительного датчика. Существование сигнала после детектирования свидетельствует о наличии воды в данном месте, а из зависимости его интенсивности от длительности возбуждающего импульса определяется глубина ее залегания.The computer interface (6), upon the operator’s command, generates a command in the form of a digital code that is sent to the digital input of the controller (5) under the action of the program loaded into the computer. In the controller (5), the digital code is converted into an analog signal, which is sent to its analog output connected to the generator (3), and under the influence of which the generator generates pulses of a given duration with a filling frequency equal to the NMR frequency in the geomagnetic field. The pulses through the switch (2) are fed to the induction sensors (1) and (7) and excite the precessing nuclear magnetization in groundwater and a standard sample, respectively. The signals induced in the same sensors by precessing nuclear magnetization enter through the switch (2) and amplifier (4) into the controller (5), where they are digitized and sent to the computer. The computer implements the functions of digital filtering of useful signals, compensation of the interference signal and synchronous detection, and the NMR signal from an additional sensor is used as a reference signal that tracks the variations of the geomagnetic field. The existence of a signal after detection indicates the presence of water in a given place, and the depth of its occurrence is determined from the dependence of its intensity on the duration of the exciting pulse.

Предлагаемая полезная модель опробована в лабораторных условиях Санкт-Петербургского государственного университета.The proposed utility model is tested in the laboratory conditions of St. Petersburg State University.

Реализация предлагаемой полезной модели будет способствовать простым и сравнительно недорогим по сравнению с мировыми аналогами решению важной проблемы - обеспечения водой населения засушливых зон.The implementation of the proposed utility model will contribute to a simple and relatively inexpensive compared to world analogues solution of an important problem - providing water to the population of arid zones.

Использованные источникиUsed sources

[1] Семенов А.Г, Бурштейн А.И., Пусеп А.Ю., Щиров М.Д. А.с.1070063 СССР. Устройство для измерения параметров залежей подземных минералов. А.с.1070063 СССР. 1988.[1] Semenov A.G., Burshtein A.I., Pusep A.Yu., Shchirov M.D. A.s. 1070063 USSR. Device for measuring the parameters of underground mineral deposits. A.s. 1070063 USSR. 1988.

[2] Semenov A.G., Schirov V.D., Legchenko A.V., Burstein A.I., Pusep A.Ju. Device for measuring the parameters of underground mineral deposit. GB Patent 2198540 B,1989.[2] Semenov A.G., Schirov V.D., Legchenko A.V., Burstein A.I., Pusep A.Ju. Device for measuring the parameters of underground mineral deposit. GB Patent 2198540 B, 1989.

[3] Trushkin D.V., Shushakov O.A., Legchenko A.V. The potential of a noise-reducing antenna for surface NMR groundwater surveys in the earth's magnetic field. 1988.[3] Trushkin D.V., Shushakov O.A., Legchenko A.V. The potential of a noise-reducing antenna for surface NMR groundwater surveys in the earth's magnetic field. 1988.

[3] Чернышев Ю.С. А.с.СССР №166419 от 29.03.1963.[3] Chernyshev Yu.S. A.s.SSSR No. 166419 dated 03/29/1963.

Claims (1)

Магнитнорезонансный геоинтроскоп, содержащий приемно-передающий контур, настроенный на частоту протонного магнитного резонанса в геомагнитном поле и представляющий собой петлю, развернутую на поверхности почвы в зоне поиска; коммутационное устройство, имеющее импульсный вход, два вывода и два сигнальных выхода; генератор импульсов, имеющих частоту заполнения, равную частоте протонного магнитного резонанса в геомагнитном поле, и создающих в подземной воде прецессирующую ядерную намагниченность; усилитель; контроллер, управляющий процессом измерения по загруженной в компьютер программе и создающий цифровой код сигналов и передающий его в компьютер; компьютер, организующий процесс измерения и эмулирующий синхронное детектирование, а также выводящий данные о содержании воды и глубине ее залегания, отличающийся тем, что усилитель и контроллер имеют дополнительные каналы для передачи импульсов на дополнительный датчик и приема сигналов от него и передачу их цифрового кода в компьютер, при этом выход генератора подключен к импульсному входу коммутационного устройства, соответствующие выводы коммутационного устройства подключены к основному и дополнительному контурам, а его сигнальные выходы соединены с входами многоканального усилителя, выходы которого подключены к соответствующим входам контроллера, а выход контроллера соединен с портом компьютера.
Figure 00000001
A magnetic resonance geo-introscope containing a transmit-receive circuit tuned to the frequency of proton magnetic resonance in a geomagnetic field and representing a loop deployed on the surface of the soil in the search zone; a switching device having a pulse input, two outputs and two signal outputs; a pulse generator having a filling frequency equal to the frequency of proton magnetic resonance in a geomagnetic field and creating a precessing nuclear magnetization in groundwater; amplifier; a controller that controls the measurement process by the program loaded into the computer and creates a digital code of the signals and transfers it to the computer; a computer that organizes the measurement process and emulates synchronous detection, as well as displays data on the water content and its depth, characterized in that the amplifier and controller have additional channels for transmitting pulses to an additional sensor and receiving signals from it and transmitting their digital code to a computer while the output of the generator is connected to the pulse input of the switching device, the corresponding conclusions of the switching device are connected to the main and additional circuits, and its signal s outputs are connected to inputs of a multichannel amplifier, the outputs of which are connected to respective inputs of the controller, and the controller output is connected to a computer port.
Figure 00000001
RU2005107022/22U 2005-03-10 2005-03-10 MAGNETIC RESONANCE GEOINTROSCOPE RU47110U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005107022/22U RU47110U1 (en) 2005-03-10 2005-03-10 MAGNETIC RESONANCE GEOINTROSCOPE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005107022/22U RU47110U1 (en) 2005-03-10 2005-03-10 MAGNETIC RESONANCE GEOINTROSCOPE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU47110U1 true RU47110U1 (en) 2005-08-10

Family

ID=35845623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005107022/22U RU47110U1 (en) 2005-03-10 2005-03-10 MAGNETIC RESONANCE GEOINTROSCOPE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU47110U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012154142A1 (en) * 2011-05-06 2012-11-15 Bakai Eduard Apollinariyovich System for remotely prospecting mineral resource deposits
WO2014168596A1 (en) * 2013-04-08 2014-10-16 Bakai Eduard Apollinariyovich System for the remote exploration of mineral deposits

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012154142A1 (en) * 2011-05-06 2012-11-15 Bakai Eduard Apollinariyovich System for remotely prospecting mineral resource deposits
WO2014168596A1 (en) * 2013-04-08 2014-10-16 Bakai Eduard Apollinariyovich System for the remote exploration of mineral deposits

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4996615B2 (en) Hydrocarbon reservoir mapping method and apparatus for implementing the method
US4714881A (en) Nuclear magnetic resonance borehole logging tool
EP1703304A1 (en) The method and apparatus for measuring resistivity of earth by elelctromagnetic waves
CN102262247B (en) Device and method for predicting water burst of tunnel
EP0871045A3 (en) Method and apparatus for measuring total nuclear magnetic resonance porosity
CN103064129A (en) Magnetic vibration comprehensive detecting instrument underground coal mine and magnetic vibration comprehensive detection method
CN103941298A (en) Transient electromagnetic instrument and hydro-geologic prospecting method for mine
RU47110U1 (en) MAGNETIC RESONANCE GEOINTROSCOPE
Bernard Instruments and field work to measure a magnetic resonance sounding
CN108761540B (en) A kind of frequency domain natural electric field three-dimensional exploitation method
CN203759264U (en) Nuclear magnetic resonance bipolarity superposition de-noising device based on power frequency full cycle
CN201035157Y (en) Engineering geology sounder
RU90225U1 (en) NUCLEAR MAGNETIC LOGGING DEVICE
US10502799B2 (en) Fiber optic nuclear magnetic resonance sensor
Günther et al. Aquifer characterization using coupled inversion of DC/IP and MRS data on a hydrogeophysical test-site
RU2723478C1 (en) Device for measurement of natural electromagnetic signals in well
Legchenko et al. Application of the surface proton magnetic resonance method for the detection of fractured granite aquifers
Hasan et al. Estimation of Young’s modulus for rocks using a non-invasive CSAMT method
Wang et al. Construction and experimental verification of an integrated dual-mode Overhauser magnetometer for marine magnetism survey
Knödel et al. Surface nuclear magnetic resonance
Liu et al. Low noise, multichannel surface NMR receiver system with wireless connections to receiver coils
Campaña* et al. Preliminary analysis of the induced magnetic field in the TDEM method: Applications in fractured aquifers
Jackson et al. A non-contacting resistivity imaging method for characterizing whole round core while in its liner
Larsen et al. APSU-A Compact Surface NMR Instrument for Groundwater Investigations Down to 30 m
Lucius et al. Results of electrical surveys near Red River, New Mexico

Legal Events

Date Code Title Description
PD1K Correction of name of utility model owner