地面磁共振探水系统的实时抗饱和方法研究

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ｄｉｒｅｃｔｌｙｄｅｔｅｃｔｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒａｎｄｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｕｎｉｑｕｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ＳＮＭＲｓｉｇｎａｌｉｓｕｓｕａｌｌｙｎＶ— ｌｅｖｅｌ
第３７卷第１２期２０１６年ｌ２月
仪器仪表学报
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｉｆｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
Ｖｏ１．３７Ｎｏ．１２Ｄｅｅ．２０ｌ６
，
（．Ｃｏｌｌｅｇｅ（Ｊ厂Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ［ｘｚｂｏｒａｔｏｒｙ
时调控程控放大器的方式实现系统的增益自适应调节，调节速率达到５０ｋＳ／ｓ，后级使用２４位高速ＡＤＣ模块采集信号３２．４４ｄＢ。最后，通过室内测试和野外实验验证了该方法在复杂电磁环境下不仅具有抑制放大器易饱和的功能，而且进一步提高了信噪比。提出的实时抗饱和方法，将为有效数据采集的最大化以及地下含水层的高精度反演解释奠定坚实的基础。
而，磁共振信号通常为ｎＶ级，需要经过数万倍放大才能被检测到，在强电磁干扰的环境下，放大器极易饱和。为了获取有效的
地面磁共振信号，详细分析了放大器易饱和的原因，提出了基于分段放大技术的实时抗饱和方法。硬件系统设计采用ＦＰＧＡ实
ｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
ＬｉｎＴｉｎｇｔｉｎｇ一，ＳｈｕＸｕ，ＺｈａｎｇＹａｎｇ，ＺｈａｎｇＹａｎｇ’ ＳｕｎＹｏｎｇ
ａｎｄｎｅｅｄｓｔｏｂｅａｍｐｌｉｉｆｅｄｗｉｔｈａｇａｉｎｏｆｓｅｖｅｒａｌｔｅｎ — ｔｈｏｕｓａｎｄｓｉｎｏｒｄｅｒｔｏｂｅｄｅｔｅｃｔｅｄ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｉｎｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｓｔｒｏｎｇｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ｔｈｅａｍｐｌｉｉｆｅｒｉｓｅｘｔｒｅｍｅｌｙｅａｓｙｔｏｓａｔｕｒａｔｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｇｒｏｕｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅｓｉｇｎａｌ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｒｅａｓｏｎｗｈｙｔｈｅａｍｐｌｉｉｆｅｒｉｓｅａｓｙｔｏｓａｔｕｒａｔｅ．ｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄａｒｅａｌ — ｔｉｍｅｒｅｓｉｓｔｉｎｇｓａｔｕｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄ（）ｎｐｉｅｃｅｗｉｓｅａｍｐｌｉｉｆｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｙ．ＴｇｈｅｈａｒｄｗａｒｅｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｕｓｉｎｇａｎＦＰＧＡｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｇａｉｎｏｆｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｉｎ
地面磁共振探水系统的实时抗饱和方法研究
林婷婷，舒
（１．吉林大学仪器科学与电气工程学院长春
旭，张
洋，张
扬，孙
勇
长春１３００２１）
１３００２１；２．地球信息探测仪器教育部重点实验室
摘
要：地面磁共振（ＳＮＭＲ）技术是一种非侵入式可直接探测地下水的地球物理方法，具有高分辨率和解唯一性等优点。然
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｎｕｃｌｅａｒｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅ（ＳＮＭＲ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｋｉｎｄｏｆｎｏｄ — ｉｎｖａｓｉｖｅｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎ
ｒＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＥｑｕ￣ｍｅｎｔｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２１，Ｃｈｉｎａ）
关键词：地面磁共振；抗饱和；瞬时浮点放大；微弱信号检测
中图分类号：ＴＨ７６３文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：５１０．８０４０
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｒｅａ１．。ｔｉｍｅａｎｔｉ．ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｓｕｒｆａｃｅｎｕｃｌｅａｒ