[发明专利]瞬时浮点放大的磁共振探水信号检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及一种瞬时浮点放大的磁共振探水信号检测装置及检测方法，由前置放大电路经窄带滤波电路与二级放大电路和模拟开关连接，二级放大电路经高速程控放大电路与A/D转换电路连接，二级放大电路经取包络电路与比较电路连接，模拟开关分别与高速程控放大电路、取包络电路和主控电路连接，主控电路经PC10和A/D转换电路与模拟开关连接构成。本发明通过二级放大电路与高速程控放大电路的级联实现了大动态范围，满足了大幅度变化噪声检测的要求；采用取包络电路可预测输入信号的变换趋势，为增益的调节提供参考；基于瞬时浮点放大的取包络和比较电路实现快速预判、及时调节增益的效果，无需人工操作，提高了工作效率，且有效抑制了放大器饱和。

技术领域

本发明涉及一种微弱信号检测装置，尤其是一种应用于核磁共振探测地下水系统中具有增益自适应调节功能的磁共振探水信号检测装置和检测方法。

背景技术

核磁共振探测地下水技术是当今能够直接且无损地探测地下水的地球物理方法。由于核磁共振信号微弱，且环境噪声幅度大和突变特性，易导致信号检测放大模块饱和。

CN105785458公开的“地面磁共振信号放大电路的抗饱和装置及抗饱和方法”利用上一次工作采集信号的最大值设置下一次工作时的放大倍数，虽然该方法可以在一定程度上满足工作要求，但不具有实时调节放大倍数的功能，而在一次工作过程中，尤其是在一些噪声突变特别严重的环境下，仍会有放大器饱和现象发生。

CN105974343公开的“具有增益自动调节功能的地面磁共振信号检测装置及检测方法”通过预采样实时判断输入信号的大小，系统自动调节增益防止放大器饱和现象的出现，该方法在复杂环境下也能满足系统有效工作的要求，但由于采用ADC模块作为预采样难以实现增益的快速调节，且该系统的动态范围有限，在噪声幅度变化特别大的情况下，依然存在调节速度慢、动态范围小的局限。

因此，为了提高增益调节速度和检测放大模块的动态范围，设计一种具有高动态范围和增益自适应调节功能的微弱信号检测装置具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种基于瞬时浮点放大技术的磁共振探水信号检测装置和检测方法；

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

瞬时浮点放大磁共振探水信号检测装置，是由前置放大电路1经窄带滤波电路2、二级放大电路3和高速程控放大电路5与A/D转换电路9连接，窄带滤波电路2经模拟开关4、取包络电路6、比较电路7和主控电路8与高速程控放大电路5连接，模拟开关4经主控电路8与A/D转换电路9连接，A/D转换电路9经PC10和主控电路8与模拟开关4连接，二级放大电路3与模拟开关4连接构成。

瞬时浮点放大磁共振探水信号检测装置的检测方法，包括以下步骤：

a、瞬时浮点放大磁共振探水信号检测装置初始化：把接收线圈连接到前置放大电路1上，系统上电后，模拟开关4默认断开，二级放大电路3的有效放大倍数是10倍；

b、二级放大电路3的输出电压判断：主控电路8检测二级放大电路3的输出电压值是否大于1V，若大于1V，主控电路8控制模拟开关4闭合，二级放大电路3短路；否则，维持模拟开关4断开；

c、获取包络信号及比较输出：检测装置完成a、b两步骤后开始磁共振信号的检测，取包络电路6的输入信号，得到该信号的包络，通过比较电路7与预设值比较输出；

d、调节程控增益：比较的结果作为高速程控放大电路5的增益调节指令，按固定频率调节增益，在保证放大器不饱和的同时尽可能地提高放大器增益；

e、触发A/D转换：调节增益完成之后，主控电路8输出一个触发信号，控制A/D转换电路9完成一次模数转换；

f、重复c到e步骤，直至信号检测结束；