[发明专利]多指数拟合核磁共振地下水探测信号弛豫时间谱提取方法

摘要

本发明涉及一种多指数拟合核磁共振地下水探测信号弛豫时间谱提取方法。对核磁共振地下水探测系统测试到的FID信号是进行频谱分析，利用归一化数字正交检测技术将信号分解为同向分量X和正交分量Y，并进行滤波消噪处理，提高信噪比；低通滤波器滤去除高频分量，多指数拟合运算，求解目标函数方程的最小解，即能提取对应的弛豫时间谱和振幅和MRS信号第i类孔隙的弛豫时间谱及振幅。能够详细区分某一深度含水层大小颗粒岩石所占份额，能够更加精细地解释地下含水层渗透特性及赋存情况。进而间接确定海岸带或地下咸淡水界面，利用用多指数拟合技术提取到的弛豫时间谱也可推广应用于赋水层顶底板界面的估测，为地下水的开采提供可靠的科学依据。

主权项

1.一种多指数拟合核磁共振地下水探测信号弛豫时间谱提取方法，其特征在于，包括如下顺序和步骤：a、核磁共振地下水探测系统测试到的自由感应衰减FID信号是经过硬件滤波和叠加后的信号，首先进行频谱分析，比较MRS接收信号频率与发射电流频率的关系，确认实测信号为地下水中的核磁共振信号；b、利用归一化数字正交检测技术将信号分解为同向分量X和正交分量Y，并进行滤波消噪处理，提高信噪比；c、利用低通滤波器滤除同向分量X和正交分量Y中的高频分量，得到FID信号的低频包络；d、将接收到的信号看做是多个自由感应衰减信号的合成，即：其中N(t)为噪声，f₀为当地拉莫尔频率，为初始相位，T_2i为第i类孔隙的衰减时间，E_i0为第i类孔隙的振幅；e、多指数拟合运算，利用最小均方原理，定义目标函数：min[∑(x(t)-X_c(t))²+∑(y(t)-Y_c(t))²]  (2)其中，x(t)和y(t)分别代表了经过正交分解和信号滤波消噪处理的核磁共振信号E(t)的两个分量，X_c(t)和Y_c(t)为拟合运算中模型的两个正交分量，这两个正交分量为弛豫时间为T₂＝0.01×i(i＝1，2...100)的多指数信号，E_0i(t)为模型变量设定的初始值，表达式如下：在E_0i(t)＞0的约束条件及终止公差为10^-10的条件下，求解目标函数方程(2)的最小解，即能提取对应的弛豫时间T_2i谱和振幅E_0i，利用多指数拟合算法提取MRS信号第i类孔隙的弛豫时间T₂谱及振幅。