核磁共振探水仪的自动配谐装置的制造方法

核磁共振探水仪的自动配谐装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种配谐装置，尤其是一种应用于在核磁共振探水系统的自动配谐装 置。
【背景技术】
[0002] 核磁共振(Magnetic Resonance Sounding,MRS)地下水探测技术是当今地球物理 领域能够直接且无损地探测地下水的方法。核磁共振探水主要包括电容配谐、电流发射、信 号获取和数据反演等步骤。其中，为了降低负载的阻抗，根据拉莫尔频率的大小和负载感抗 的大小，选择合适的配谐电容是关键过程。现今核磁共振探水仪配谐方式主要是专业人员 手动配谐，其过程是先测量出负载感抗大小，然后输入电脑计算出配谐电容大小，再人工手 动连接配谐电容，整个配谐过程复杂耗时，尤其是对于非专业人员而言，配谐过程极为不 便。因此，为了提高整个测量效率和简化配谐过程，设计一套核磁共振探水仪的自动配谐装 置至关重要。

【发明内容】

[0003] 本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种核磁共振探水仪的自动配 谐装置；
[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005] 核磁共振探水仪的自动配谐装置，是由24V蓄电池1经嵌入式微型LCR测量仪2和继 电器及其驱动电路3与感性负载4连接，PC 5经Μ⑶控制电路6分别连接嵌入式微型LCR测量 仪2和继电器及其驱动电路3，MCU控制电路6经高压继电器及其驱动电路7与配谐电容组8连 接构成。
[0006] 嵌入式微型LCR测量仪2是由DC-AC逆变模块9经PWM输出模块10、MCU控制器11、ADC 模块12和电压电流取样模块13与负载接口 14连接，DC-AC逆变模块9分别与负载接口 14和电 压电流取样模块13连接构成。
[0007] 嵌入式微型LCR测量仪2是嵌入在核磁共振探水仪里面的独立的硬件系统，与核磁 共振探水仪共用一组蓄电池。
[0008] 继电器及其驱动电路3是由两个继电器和两个继电器驱动电路构成，两组继电器 及其驱动电路互相独立，分别受控于MCU控制电路6。
[0009] 高压继电器及其驱动电路7是由η个继电器和η个继电器驱动电路构成，任意两组 继电器及其驱动电路互相独立，分别受控于MCU控制电路6。
[0010] Μ⑶控制电路6受控于PC5,且MCU控制电路6控制嵌入式微型LCR测量仪2完成负载 感抗的测量，并根据测量值计算出配谐电容的大小。
[0011] Μ⑶控制电路6控制Ρ1、Ρ2……Ρη共η个I/O输出口，通过相应的继电器控制电容连 接入电路中，使得连入电路的总电容大小等于计算出的配谐电容值。
[0012]有益效果:本发明结合具体的核磁共振探水仪的硬件设备，在核磁共振探水仪中 嵌入一套微型的LCR测量仪，而无需再携带一台商业化LCR测量仪，降低成本，并简化测量过 程。由于嵌入式微型LCR测量仪与核磁共振探水仪共用一组蓄电池，因此在野外使用时，无 需配备专门的逆变器为LCR测量仪供电。由于整个配谐过程都是自动完成，无需人员参与， 该配谐装置使用方便，且降低了核磁共振探水仪的使用难度，尤其是对于非专业人员，只需 掌握少许操作方法即可使用。
【附图说明】
[0013] 图1为核磁共振探水仪的自动配谐装置的总体结构框图
[0014] 图2为附图1中嵌入式微型LCR测量仪的结构框图
[0015] 图3为附图1中继电器及其驱动电路的结构图
[0016] 图4为附图1中高压继电器及其驱动电路和配谐电容组连接图
[0017] 1 12V/24V蓄电池，2嵌入式微型LCR测量仪，3继电器及其驱动电路，4感性负载， 5PC，6MCU控制电路，7高压继电器及其驱动电路，8配谐电容组，9DC-AC逆变模块，10PWM输出 模块，11MCU控制器，12ADC模块，13电压电流取样模块，14负载接口。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明：
[0019] 核磁共振探水仪的自动配谐装置是由24V蓄电池1、嵌入式微型LCR测量仪2、继电 器及其驱动电路3、感性负载4、PC 5、MCU控制电路6、高压继电器及其驱动电路7和配谐电容 组8连接构成。24V蓄电池1经嵌入式微型LCR测量仪2与继电器及其驱动电路3和MCU控制电 路6连接，继电器及其驱动电路3与感性负载4连接，PC 5经MCU控制电路6与高压继电器及其 驱动电路7连接，MCU控制电路6经高压继电器及其驱动电路7与配谐电容组8连接。
[0020] 嵌入式微型LCR测量仪2是由DC-AC逆变模块9、P丽输出模块10、MCU控制器11、ADC 模块12、电压电流取样模块13和负载接口 14连接构成，其中，DC-AC逆变模块9经ΠΜ输出模 块10与MCU控制器11连接，DC-AC逆变模块9经负载接口 14与电压电流取样模块13连接，Μ⑶ 控制器11经ADC模块12与电压电流取样模块13连接。
[0021] 嵌入式微型LCR测量仪2是嵌入在核磁共振探水仪里面的独立的硬件系统，利用该 LCR测量仪可在野外直接对负载特性及大小进行测量，而无需专门携带一套商业化LCR测量 仪设备。由于与核磁共振探水仪共用一组蓄电池，也无需配备专门的逆变器为LCR测量仪供 电。
[0022] 继电器及其驱动电路3是由两个继电器和两个继电器驱动电路构成，两组继电器 及其驱动电路互相独立，分别受控于MCU控制电路6。
[0023] 高压继电器及其驱动电路7是由η个继电器和η个继电器驱动电路构成，任意两组 继电器及其驱动电路互相独立，分别受控于MCU控制电路6。其中，η的具体数值根据实际需 要可灵活调整。
[0024]如图1所示，MCU控制电路6受控于PC5，操作人员只需在PC5上输入拉莫尔频率，MCU 控制电路6接收到配谐指令后，控制嵌入式微型LCR测量仪2完成负载感抗的测量，并根据公 式
计算出配谐电容的大小。然后，MCU控制电路6控制Ρ1、Ρ2……Ρη共η个I/O输 出口，通过相应的继电器控制电容连接入电路中，使得连入电路的总电容大小等于计算出 的配谐电容值。
[0025] 实施例1
[0026] 核磁共振探水仪的自动配谐装置，是由24V蓄电池1经嵌入式微型LCR测量仪2和继 电器及其驱动电路3与感性负载4连接，嵌入式微型LCR测量仪2是由DC-AC逆变模块9经P丽 输出模块1 〇、Μ⑶控制器11、ADC模块12和电压电流取样模块13与负载接口 14连接，DC-AC逆 变模块9分别与负载接口 14和电压电流取样模块13连接构成;PC 5经MCU控制电路6分别连 接嵌入式微型LCR测量仪2和继电器及其驱动电路3，MCU控制电路6经高压继电器及其驱动 电路7与配谐电容组8连接构成。
[0027]在长春吉林大学朝阳校区磁屏蔽实验室，以核磁共振地下探水的感性负载25m* 25m线圈为例，对核磁共振探水仪的自动配谐装置的应用进行说明。其中，共使用16组高压 继电器及其驱动电路，即 n=16,配谐电容 Cl = 0.1uF、C2 = 0.1uF、C3 = 0.1uF、C4 = 0.1uF、C5 = 0.1uF、C6 = 0.5uF、C7 = luF、C8 = luF、C9=luF、C10 = 2uF、Cll = 5uF、C12 = 10uF、C13 = 10uF、C14 = 10uF、C15 = 10uF、C16 = 10uF。在PC上输入拉莫尔频率2329Hz，等待系统自动完 成配谐，最后的结果是继电器1、2、3、7、8、9、12、13闭合，8卩(：1、02工3、07工8、09、(：12、(：13连 入电路中，与理论计算配谐电容值23.3uF相同，精确完成配谐。
[0028] 实施例2
[0029] 核磁共振探水仪的自动配谐装置，是由24V蓄电池1经嵌入式微型LCR测量仪2和继 电器及其驱动电路3与感性负载4连接，嵌入式微型LCR测量仪2是由DC-AC逆变模块9经P丽 输出模块1 〇、Μ⑶控制器11、ADC模块12和电压电流取样模块13与负载接口 14连接，DC-AC逆 变模块9分别与负载接口 14和电压电流取样模块13连接构成;PC 5经MCU控制电路6分别连 接嵌入式微型LCR测量仪2和继电器及其驱动电路3，MCU控制电路6经高压继电器及其驱动 电路7与配谐电容组8连接构成。
[0030]在长春烧锅镇，以核磁共振地下探水的感性负载100m*100m线圈为例，对核磁共振 探水仪的自动配谐装置的应用进行说明。其中，共使用16组高压继电器及其驱动电路，即η =16，配谐电容(：1=0.1沾、〇2 = 0.1沾、〇3 = 0.1沾、〇4 = 0.1沾、〇5 = 0.1沾、〇6 = 0.5沾、〇7 = 1uF、C8=1uF、C9=1uF、C10 = 2uF、C11 = 5uF、C12=10uF、C13=10uF、C14 = 10uF、C15 = 10uF、C16 = 10uF。在PC上输入拉莫尔频率2329Hz，等待系统自动完成配谐，最后的结果是继 电器1、2、3、6、11闭合，即C1、C2、C3、C6、C11连入电路中，与理论计算配谐电容值5.8uF相同， 精确完成配谐。
【主权项】
1. 一种核磁共振探水仪的自动配谐装置，其特征在于，是由24V蓄电池（1)经嵌入式微 型LCR测量仪(2)和继电器及其驱动电路(3)与感性负载(4)连接，PC (5)经MCU控制电路(6) 分别连接嵌入式微型LCR测量仪(2)和继电器及其驱动电路(3)，MCU控制电路(6)经高压继 电器及其驱动电路(7)与配谐电容组(8)连接构成。2. 按照权利要求1所述的核磁共振探水仪的自动配谐装置，其特征在于，嵌入式微型 LCR测量仪(2)是由DC-AC逆变模块(9)经PWM输出模块（10)、MCU控制器（11)、ADC模块（12)和 电压电流取样模块（13)与负载接口（ 14)连接，DC-AC逆变模块(9)分别与负载接口（ 14)和电 压电流取样模块(13)连接构成。
【专利摘要】本发明涉及一种核磁共振探水仪的自动配谐装置，是由24V蓄电池1经嵌入式微型LCR测量仪和继电器及其驱动电路与感性负载连接，PC经MCU控制电路分别连接嵌入式微型LCR测量仪和继电器及其驱动电路，MCU控制电路经高压继电器及其驱动电路与配谐电容组连接构成。本发明在核磁共振探水仪中嵌入一套微型的LCR测量仪，而无需再携带商业化LCR测量仪，降低了成本，简化测量过程。由于嵌入式微型LCR测量仪与核磁共振探水仪共用一组蓄电池，在野外使用时，无需配备专门的逆变器为LCR测量仪供电。整个配谐过程都是自动完成，无需人员参与，使用方便，降低了核磁共振探水仪的使用难度，尤其是对于非专业人员，只需掌握少许操作方法即可使用。
【IPC分类】G01V3/14
【公开号】CN105652328
【申请号】
【发明人】林君, 张洋, 林婷婷, 赵静, 万玲, 杜宇
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月9日