[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于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，利用基于FPGA的核磁信号采集模块指定工作模式下信号的采集，并通过无线路由器将存储数据的主控PC机与其他处在同一局域网的检测计算机共享数据，进行实时信噪特征提取，并反馈给主控PC机选择合适的工作模式，实现多工作模式下核磁共振信号探测的装置和方法。

背景技术

随着全球气候的变迁，世界各地的旱灾情况也在不断的加剧，我国虽然有丰富的地下水资源，但是人均占有水量仅为世界人均占有水量的1/4，成为了世界上人均水资源短缺的国家之一，因而及时地探测并有效利用地下水资源迫在眉睫。基于核磁共振原理对含水体的探测装置在经过多年的研究实践中应运而生，此装置能够对含水体进行直接、有效、无损、准确的探测，现已在全国多地成功的找到了地下水资源，为当地的生产和人民的生活提供了很大的便利。

虽然核磁共振找水仪能够对含水体进行直接的探测，但一般均是根据经验确定仪器的工作方式(同一线圈探测方式、分离线圈探测方式、参考对消探测方式)和选择相应的参数(叠加次数、阈值参数等)现场采集并存储核磁信号，数据的分析处理后期由专门的工作人员进行。这样在数据采集的同时无法给出数据的实时信噪特征，有时会导致仪器工作方式或相应参数设置不恰当而引起仪器没有合理采集有效数据，甚至在同一工作场地采用不同方式进行多次测量，无疑降低了工作效率，延误了生产进度。

CN2518116Y公布了一种核磁共振地下水层探测仪，包括信号检测器，其特征在于，该信号检测器的一输入端连接一第一开关，该第一开关的另端串接一变速电阻器，该变速电阻器的另端串接第二和第三两开关，第二开关的另端串接一限流电阻，并依序串接有整流器和发电机，该发电机的另端与信号检测器的另一端连接，其中该第二和第三两开关之间接有一第一电容器，该第一电容器的另端与信号检测器的另一端连接，该第一开关与变速电阻器之间接有一线圈，该线圈的另端与信号检测器的另一端连接，该信号检测器的两端之间有一电容器。该发明采用由电缆围绕成圆形或方形的单匝线圈作为激励和接收线圈，设计了适用于找水的核磁共振探测仪器。

CN102096111公开的“收发天线分离式核磁共振找水装置及找水方法”，是计算机通过串口与大功率源、发射及控制单元、电流采集单元、选频放大单元、信号采集单元连接，发射及控制单元通过控总线经H桥路与配谐电容、发射线圈和二极管连接构成。该方法实现了将发射天线和接收天线分离，使发射系统和接收系统能够相互独立，简化了整体系统的连接步骤和操作方式，提高了地下水体探测的灵活性。

CN102053280公开了“一种带有参考线圈的核磁共振地下水探测系统及探测方法”，通过多路A/D采集单元同步采集发射/接收线圈中的核磁共振信号以及参考线圈中噪声信号的全波形数据,通过计算参考线圈采集的噪声信号与核磁共振信号的最大相关性,实现参考线圈最佳位置和数量的布设,在信号和噪声统计特性未知的情况下,采用变步长自适应算法,最大限度对消发射/接收线圈中的相关噪声,实现多场源复杂强噪声干扰下核磁共振信号的提取,该方法能有效地解决村庄附近以及城市周边地区核磁共振探测干扰多、多种干扰噪声数据难以分离的问题,提高了仪器抗干扰性能,为在村庄附近以及城市周边地区寻找地下水提供了一种可靠的探测装置和方法。

上述三种方法分别采用收发同一线圈直接探测、收发天线分离探测提高探测灵敏度以及强干扰情况下参考线圈对消噪声探测手段，确定选择何种工作模式均是根据操作人员经验，没有理论依据作为指导。如若能够通过对现场数据实时信噪特征的提取来具体确定噪声对信号的影响大小，从而依此分析结果作为评判准则指导仪器确定工作模式和设置相应参数，这就会避免由于工作模式选择不恰当或参数设置不合理引起的探测方案无效，同一探测地点修改工作模式或参数等反复探测事件的发生，造成大量人力、物力和时间的损耗。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的由于工作模式选择不恰当或参数设置不合理引起的探测方案无效，同一探测地点修改工作模式或参数等反复探测事件的发生，造成大量人力、物力和时间的损耗的不足，提出了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。