[发明专利]实时信噪特征提取的多工作模式核磁信号探测装置及方法

权利要求书

1.一种实时信噪特征提取的多工作模式核磁信号探测装置，其特征在于，该装置包括主控PC机(1)、系统通讯模块(2)、核磁信号采集模块(3)、发射模块(5)、线圈(4)、无线路由器(6)以及多台检测计算机，主控PC机(1)经系统通讯模块(2)选择默认的系统工作模式为收发同一线圈模式，并配置参数设置；主控PC机(1)经发射模块(5)和线圈(4)，分别发射5个脉冲矩，启动核磁信号采集模块(3)采集信号；无线路由器(6)产生无线局域网，多台检测计算机通过局域网共享主控PC机(1)上存储的数据，使用多台检测计算机内MRS信号分析软件进行核磁信号的信噪特征分析，进而提取特征参数，将此特征参数通过无线局域网反馈给主控PC机(1)；主控PC机(1)以此反馈的信噪比以及噪声类型修改系统工作模式，选择采用收发同一线圈模式，收发分离线圈模式，带参考线圈模式三种模式中的一种，并根据所选择的工作模式配置参数设置，在正常16个脉冲矩下启动核磁信号采集模块(8)采集信号，完成对地下水的精细有效探测。

2.按照权利要求1所述的实时信噪特征提取的多工作模式核磁信号探测装置，其特征在于，所述的核磁信号采集模块(3)包括：与主控PC机通讯连接的FPGA控制电路(14)，FPGA控制电路(14)连接模式切换模块(7)，通过模式切换模块(7)选择不同的线圈工作模式；还包括依次连接的配谐电路(8)、前置低噪声放大电路(9)、窄带滤波器(10)、程控放大电路(11)、模数转换电路(12)，通过模数转换电路(12)连接在FPGA控制电路(14)的输入端，将采集的信号经过处理后通过FPGA控制电(14)传递至主控PC机，FPGA控制电路(14)通过一中心频率控制模块(13)与窄带滤波器(10)连接，对窄带滤波器(10)的中心频率进行控制；FPGA控制电路(14)与程控放大电路(11)连接，对程控放大电路(11)的放大倍数进行控制。

3.按照权利要求1所述的多工作模式核磁信号探测装置的检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

a.选定场地，先选择默认系统工作模式为收发同一线圈模式；

b.测出当地的地磁场值，由主控PC机(1)控制软件上的参数计算中的“地磁场—拉摩尔频率转化模块”计算出拉摩尔频率；测量并计算线圈(4)及配谐电路(8)的值；

c.主控PC机(1)经系统通讯模块(2)和选定的系统工作模式进行配置参数设置，包括叠加次数、放大器的品质因数Q、阈值、激发时长、激发频率、能释时长、切换时长、采集时长、电感、配谐电容及脉冲矩；

d.在主控PC机(1)控制软件上配置参数设置完毕，由主控PC机(1)向发射模块(5)及线圈(4)发出指令，发射大功率交变脉冲，同时启动核磁信号采集模块(3)，开始核磁信号的采集；

e.核磁信号采集模块(3)采集信号结束，将数据存储在主控PC机(1)指定位置；

f.无线路由器(6)通过网络设置产生无线局域网，将主控PC机(1)和多台检测计算机置于此无线局域网中，使它们处于可相互共享数据状态；

g.多台检测计算机实时共享主控PC机(1)上存储的核磁信号数据，并将此数据导入MRS信号分析软件，实时进行信噪特征提取，提取信噪比和噪声类型等特征参数；

h.特征参数经无线局域网反馈给主控PC机(1)，以此作为评判准则选择系统工作模式以及进行配置参数设置，采用16个脉冲矩进行高效精细的核磁共振信号测量。

4.按照权利要求3所述的多工作模式核磁信号探测方法，其特征在于，信噪特征提取方法包括以下步骤:

1)、采用t分布检验方法，将幅度较大的尖峰噪声信号当做坏值点进行剔除，在时域实现含噪核磁共振探测信号中尖峰噪声的分离，并计算尖峰噪声所占比，若尖峰噪声所占比>70％，则根据步骤2)重新选择工作模式之后，降低配置参数中的阈值数值；若尖峰噪声所占比<30％，则根据步骤2)重新选择工作模式之后，无需修改配置参数中的阈值数值；

2)、对剔除尖峰噪声后的含噪核磁共振探测信号进行频谱分析，在频域进行信噪比SNR的计算，若SNR<0dB，则反馈给主控PC机信息使之选择带参考线圈模式，并且设置配置参数中放大器的品质因素Q＝15，叠加次数N选择32-48次；若0<SNR<6dB,则反馈给主控PC机信息使之选择收发分离线圈模式，并且设置配置参数中放大器的品质因素Q＝15，叠加次数N选择32次；若SNR>6dB,则反馈给主控PC机信息使之选择收发同一线圈4模式，并且设置配置参数中放大器的品质因素Q＝10，叠加次数N选择16-24次。