国家创新方法工作专项(2010IM031500)
- 作品数：9 被引量：90H指数：7
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- 基于参考线圈和变步长自适应的磁共振信号噪声压制方法被引量：23
- 2012年
- 核磁共振地下水探测仪的灵敏度高,接收到的纳伏级磁共振探测信号极易受到强工频谐波噪声的干扰,导致信号特征参数提取的准确度降低,影响反演解释的水文地质参数结果.为了解决这一难题,基于相关抵消的原理,针对全波磁共振信号,设计带有参考线圈的90°移相自适应噪声抵消系统,理论计算了参考线圈相对于探测线圈的距离,提出变步长LMS算法进行噪声压制.仿真结果表明,在不同的信号强度及不同的信噪比下,当信号与工频谐波干扰频谱不重合时,采用设计的自适应噪声抵消系统和变步长算法,信噪比可以提高到5.94dB以上,初始振幅、弛豫时间特征参数的拟合误差在2.8%以内;当信号与工频谐波干扰频谱重合时,采用双向自适应滤波算法,信噪比可以达到5dB以上,初始振幅、弛豫时间特征参数的拟合误差在10%以内,可以满足实际应用的要求;实测数据处理进一步证明了方法的有效性.
- 田宝凤林君段清明蒋川东
- 关键词：自适应噪声抵消变步长强噪声
- 基于多匝环形线圈的核磁共振信号响应计算与试验研究被引量：17
- 2013年
- 核磁共振接收信号的质量主要受探测天线的传递特性影响,当传递特性较差时,严重影响测量效果.结合目前国内外核磁共振找水仪天线的研制情况,给出了接收天线传递特性的计算方法,根据数值计算结果讨论了影响传递特性的天线参数.利用吉林大学研制的核磁共振找水仪进行实际测试,结果证明与讨论结果一致.本文得出的传递特性影响因素和接收信号质量评估方法,可以为不同类型核磁共振找水仪天线的设计提供依据,将促使核磁共振方法在复杂地形环境找水及隧道、矿井灾害水源探测等方面得到有效应用.
- 易晓峰李鹏飞林君段清明蒋川东李同
- 关键词：核磁共振地下水
- 基于双匝线圈的轻便式核磁共振找水仪研制被引量：14
- 2013年
- 核磁共振系统测量时,需要产生较高的激发磁矩来完成对深层地下水的激发。为满足发射功率的要求,现有核磁共振探测系统的体积和重量较为庞大。提出一种利用多匝线圈进行探测的方法,在不损失探测深度的前提下,可以降低系统的发射功率,达到仪器系统轻便化的目的。通过理论计算,得出了利用75 m双匝线圈发射150 A电流,可达到100 m核磁共振测深的结论。研制出的轻便型系统体积和重量是现有商品化核磁共振系统的1/6左右,具有一体化、操作简便、性能稳定等优点。给出了系统关键结构的设计方法和测试结果,通过野外对比试验、重复试验及实际打井验证等手段,证明了所研制的轻便型系统对地下水探测的有效性。
- 易晓峰林君段清明
- 关键词：核磁共振地下水
- 流场拟合原理的基坑渗漏检测系统设计与实现被引量：1
- 2016年
- 根据流场拟合原理设计一种新型便捷的基坑渗漏检测系统,通过理论分析和模型实验验证方案的可行性。采用开关器件MOSFET设计发射桥路,在地下连续墙两侧发射1 Hz双极性方波形成人工电场;在地下连续墙一侧,采用分布式电极切换装置和高精度模数转换芯片ADS1278以及利用Lab VIEW编写的上位机软件组成接收系统接收人工电场中的1 Hz信号;对接收到的信号进行快速傅里叶变换,提取信号1,3,5,7等奇次谐波的幅值绘制电势等位线图,根据水流场和电流场的相似可比性,通过分析电势等位线图和电流密度分析人工电场特性,从而分析水流场特性,确定基坑渗漏处的位置。研究结果表明:与其他基坑渗漏探测方法相比,该系统简单易用,功耗低,能够快速准确找到基坑渗漏处的位置。
- 段清明时军伟吴达
- 关键词：基坑渗漏电流密度傅里叶变换
- 磁共振方法在堤坝渗漏探测中的实验被引量：10
- 2012年
- 为精确定位堤坝渗漏点位置,介绍了一种能直接定量探测水的地球物理方法——磁共振法。通过阐述磁共振方法的基本原理和反演算法,确定适用于堤坝渗漏探测的线圈类型和测量方式。采用吉林大学自主研制的JLMRS型磁共振探水仪,在辽宁桓仁崔家街堤坝坝顶铺设4匝边长为12.5m的正方形线圈,连续测量15个点,测量深度达35m。经过数据处理和反演解释,得到坝体二维含水量剖面图,为消除上游水体对实验结果的影响提出了修正方法,进而得到坝体二维相对含水量剖面。实验结果表明:崔家街大坝存在3个渗漏点(距溢洪道140、180和240m处)和2个渗透区(距溢洪道100～150m和170～250m处);深度为-20～-10m,为砾卵石层渗漏,与工程地质资料和下游渗水情况相符。
- 蒋川东林君秦胜武李珊珊段清明
- 关键词：磁共振堤坝渗漏
- 核磁共振地下水探测全波收录系统被引量：3
- 2014年
- 应用分离线圈技术和双向二极管技术,使核磁共振地下水探测系统死区时间由38ms缩短至18ms,并提高了采集到的信号的幅度。通过结合全波收录系统所需高精度同步、大数据量采集、快速数据回传的特点,以状态机和多线程操作为基础,开发了基于CompactRIO平台的全波收录系统,为地面磁共振参考消噪等多种数据预处理方法的研究提供了强大的实践平台。实验结果表明,该系统工作稳定可靠,可以为核磁共振含水层精确解释提供有效的全波数据。
- 林婷婷史文龙齐鑫林君
- 关键词：仪器仪表技术地下水信噪比
- 分层多指数磁共振弛豫信号反演方法研究被引量：10
- 2013年
- 磁共振测深技术传统反演方法包括平滑反演和分块反演,通过分别获取初始振幅和平均弛豫时间构建地层含水量及有效孔隙度.然而,这些方法局限于单指数拟合方式,损失了大部分有效采集信息,受限于多孔地质环境解释,并在某些情况下无法刻画含水层清晰分界面.针对上述问题,本文建立了基于MRS全数据的多指数反演方法,依据全部采集时间下的有效信息,通过弛豫时间e指数分解,推导出新的磁共振正演核函数,结合泛函极小值方程,直接反演建立含水量,弛豫时间及地层深度三个重要参数关系,适用于复杂地质环境解释.为得到快速稳定的反演结果和更清晰的含水层分界面,本文借鉴分块反演思想,进一步构建了新的反演目标函数,利用基于不等式约束的空间信赖域算法进行优化,最终实现了一种基于分层反演与多指数结合的磁共振弛豫信号反演方法.模型数据以及实测算例表明该方法的效果和优势,并具备较高的计算效率,本研究为地面磁共振反演提供了一种新的思路与方法.
- 林婷婷慧芳蒋川东林君
- 二维阵列线圈核磁共振地下水探测理论研究被引量：18
- 2011年
- 核磁共振法(Magnetic Resonance Sounding,MRS)是一种直接探测地下水的地球物理方法,目前只能对水平层状的含水层进行一维测深,对于尺寸小于线圈直径的二维或三维含水构造成像时,其灵敏度和横向分辨率很低.本文从研究二维阵列线圈核磁共振地下水探测方式的可行性出发,推导了地面发射线圈产生的椭圆极化激发场和阵列接收线圈的核磁共振响应核函数的表达式,数值计算了二维阵列线圈测量方式的MRS信号初始振幅图像和探测灵敏度,通过与二维发射/接收同一线圈测量方式对比,得到结论如下:二维阵列线圈测量方式可直接确定地下含水构造的水平位置,但需更大的激发电流强度和接收灵敏度;当中浅层(<45 m)地下含水构造的水平位置、深度和截面积变化时,二维阵列线圈测量方式的相对灵敏度均高于同一线圈方式,且水平相对灵敏度改善最明显;地下含水构造的深度增加时,其水平相对灵敏度逐渐降低;对于位于地下15 m处的浅层地下含水构造,其水平分辨率为5 m,垂直分辨率为4.5 m,横截面分辨率为8 m^2,以上三种分辨率均由仪器噪声水平所决定.通过实施增加接收线圈的数量和匝数、提高激发脉冲矩和接收灵敏度等改进措施,现有的仪器系统可用二维阵列线圈测量方式.本文提出的理论和方法,将促使二维阵列线圈核磁共振方法在地下暗河、喀斯特溶洞和堤坝渗漏等二维或三维含水构造快速探测方面得到应用.
- 蒋川东林君段清明田宝凤郝荟萃
- 关键词：核磁共振地下水
- 基于自适应遗传算法的MRS-TEM联合反演方法研究被引量：22
- 2013年
- 地面磁共振法(MRS)因具有定性、定量分析地下水能力,而备受关注.传统磁共振地层含水量反演多采用均匀半空间模型,忽略电阻率分布信息对结果的影响.针对这一问题,本文基于多层电介质中磁共振响应理论,提出MRS与瞬变电磁(TEM)联合反演方法,通过电阻率分布信息对含水量反演过程的实时修正,提高了解释结果的准确度.反演算法采用自适应遗传算法(AGA)进行,基于繁殖规则,动态调整交叉概率和变异概率,解决了标准遗传算法易未成熟收敛而难以得到全局最优解问题.模型数据表明,含噪10%情况下,联合反演仍能较准确地反映地下含水单元模型结构,对比MRS单独反演优势明显.同时,内蒙古白旗野外观测数据联合反演结果与钻井资料基本一致,充分验证了AGA反演算法的实用性及MRS-TEM联合反演的实际意义.
- 万玲林婷婷林君蒋川东嵇艳鞠
- 关键词：瞬变电磁联合反演自适应遗传算法全局最优解
