[发明专利]一种分布式磁共振地下水探测装置及探测方法

说明书

本发明涉及一种分布式磁共振地下水探测装置及探测方法，该装置包括激发装置、极化装置、搭载阵列式冷线圈传感器的空中接收结构及所属探测线圈。极化发射机通过位置解析模块确定其与机载接收结构的位置，并确定其是否输出。探测中，极化装置首先极化水源，增强磁共振信号幅值；当极化电流快速平稳关断后，激发装置输出瞬时当地拉莫尔频率的脉冲激发水中氢质子；停止激发后，氢质子返回至初始能级，使用阵列式冷线圈传感器采集磁共振信号；最后通过无线模块将该信号传输至手持终端显示并保存。本发明使用分布式发射结构及阵列式冷线圈对地下水进行探测，具有抗噪性强、多维精细成像、高效率的优点，扩展了地下水勘探范围。

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术研究领域，尤其是适用于磁共振地下水多维成像的一种阵列式冷线圈磁共振地下水探测装置及探测方法。

背景技术

随着经济快速发展以及人口的增长，我国面临着严重的水资源短缺问题。核磁共振测深(Magnetic Resonance Sounding，MRS)技术因其非侵入式、定性定量的优点被用于地下水探测，并在近些年得到快速发展。然而现有的磁共振探测方法多在地磁场下进行，信号较小从而难以获取有效的磁共振信号；此外在进行大范围多个位置探测时，效率较低。因此，有必要探索和发展适合于精确地下水多维成像的快速探测装置及探测方法。

专利CN105353413公开了“一种找水仪器”，是由主机、金属电极和不极化电极组成，主机包括接收器和发射器，发射器与金属电极连通，接收器与不极化电极连通，两者再与勘探区域接通。该发明能够获取视电阻率、视极化率、半衰时、衰减度、综合激电参数和偏离度等数据，从而达到探测地下水的目的。

专利CN103412341公开了一种“冷线圈核磁共振地下水探测装置及探测方法”，是由计算机经主控单元、发射机与发射线圈连接，主控单元经接收机与冷线圈探头连接，计算机与接收机连接构成。该发明采用冷线圈方式提高线圈Q值，提高探头灵敏度，对于矿井和隧道等地下灾害水探测具有重要意义。

专利CN107942397公开了一种“用预极化场增强信号幅度的磁共振多通道探测方法及装置”，通过设置多个直流发射线圈、一个直流/交流发射线圈和多个接收线圈，实现磁共振地下水探测。该发明能够提升信号幅度，提高探测信噪比，实现电力干扰严重、隧道矿井等高噪声环境下进行非层状水探测。

专利CN109814161公开了“一种航空磁共振地下水探测装置及方法”，是由空中系统和地面系统组成，其中，航空飞行器搭载航空磁共振探测系统主机，通过天线拖拽缆与航空磁共振探测发射天线及航空磁共振信号接收天线相连，该发明将探测系统搭载至航空飞行器上并挂载小型探测天线，对恶劣地表环境以及快速测量具有重要意义。

上述发明的一种找水仪器，采用极化电极和不极化电极的方式探测地下水，其需要在探测区域内设计电极，过程复杂，灵活性差，且随着探测范围的增加，电极数量增加较多，破坏地表，影响生态环境；冷线圈核磁共振地下水探测装置采用冷线圈探头作为接收传感器，提高了传感器性能，使其能够灵活应用于矿井隧道等狭窄环境中，但是该方法进行大范围探测时，移动冷线圈探头较为麻烦，效率较低；用预极化场增强信号幅度的磁共振多通道探测方法采用多通道的方式，实现了高噪声地下空间的多维成像，但是该方法需要合理的选择线圈组合方式和数量，布线复杂，且在探测区域较小的地方难以铺设参考线圈，影响实验；一种航空磁共振地下水探测装置将发射装置及接收装置都置于飞行器上，在探测效率上具有较大优势，但是该方法在地磁场环境下进行探测，信号较弱，很难获得准确的地下水信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种分布式磁共振地下水探测装置，适用于地下水大范围、高效率、高分辨率探测，既能节省测量时间，又能获取准确的探测结果，对地下水资源的探勘具有重要意义。

本发明的另一方面提供了一种分布式磁共振地下水探测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：