專利名稱：一種核磁共振找水儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種核磁共振找7JC儀。
技術(shù)背景目前的核磁共振找水儀的重要缺點在于儲能器件采用常規(guī)的低電容量、高內(nèi)阻、大體積重量的電解電容，為了克服內(nèi)阻影響，獲得200安培大發(fā)射電流， 必須將其端電壓充至400伏以上高電壓、安全性差，^f旦發(fā)射時電壓與功率卻大 部消耗在其內(nèi)阻上，變?yōu)闊o效的熱能，使用于外部發(fā)射以激發(fā)質(zhì)子旋進(jìn)的有效 功率比低，且由于電容器組總電容量很低(毫法級)所儲電量小，發(fā)射時其端 電壓按指數(shù)衰減方式快速下降，造成儀器發(fā)射的交變激發(fā)電流幅值也呈指數(shù)型 下降，造成質(zhì)子激發(fā)不充分，產(chǎn)生的旋進(jìn)信號值低，不利于探測找水目的。總 體造成核磁共振找水儀體積重量大、安全性差、能量利用低、激發(fā)效果差、故 障率偏高。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種核磁共振找水儀，以克服現(xiàn)有找水儀器能量 利用低及激發(fā)效果差的不足。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種核磁共振找水儀，由發(fā)射系統(tǒng)、信號接收系統(tǒng)、微機(jī)控制與記錄系統(tǒng) 三部分組成，發(fā)射系統(tǒng)包括DC/DC變換器、超強(qiáng)儲能器、共振頻率發(fā)生器、大 功率交流方波發(fā)生器、發(fā)射線圈、配諧電容組、K1至K3開關(guān)組；信號接收系 統(tǒng)包括接收線圈、配諧電容組、開關(guān)K2、 K3、 K4、超低噪聲放大器、相關(guān)檢 測放大器、檢波器、相位檢測器；微機(jī)控制及數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng)包括A/D轉(zhuǎn)換器、 CPU、存儲器等；DC/DC變換器一端連接電池，另一端連接超強(qiáng)儲能器；超強(qiáng) 儲能器與大功率交流方波發(fā)生器連接，其中間設(shè)有開關(guān)Kl,大功率交流方波發(fā) 生器還分別與共振頻率發(fā)生器、開關(guān)K2、開關(guān)K3連接；開關(guān)K2與開關(guān)K3 之間串接發(fā)射線圏和配諧電容組；開關(guān)K3、 K4分別連接超低噪聲放大器，超 低噪聲放大器連接相關(guān)檢測放大器，相關(guān)檢測放大器連接檢波器和相位檢測器， 檢波器連接A/D轉(zhuǎn)換器并連接至微機(jī)控制與記錄系統(tǒng)，相位檢測器與共振頻率 發(fā)生器和A/D轉(zhuǎn)換器連接并連接至微機(jī)控制與記錄系統(tǒng)。本實用新型采用超強(qiáng)儲能器取代電解電容，其特點是體積、重量小，超高 儲能量(等效容量達(dá)IO發(fā)拉，比國外儀器大三個數(shù)量級)，超低內(nèi)阻(比國外 儀器低三個數(shù)量級)，同樣獲得200安培大發(fā)射電流，端壓僅充至60伏即可， 所儲電量充足，發(fā)射周期內(nèi)，端壓幾無下降，使發(fā)射的交變電流保持等幅發(fā)射， 能較充分激發(fā)質(zhì)子產(chǎn)生較強(qiáng)的旋進(jìn)信號，使找水探測靈敏度提高；由于充電電 壓大幅降低，大功率交流方波發(fā)生器調(diào)制開關(guān)器件的功耗大為降低、安全性提 高，使儀器工作的安全性、可靠性大大提高；由于儲能器內(nèi)阻極低，發(fā)射時儲 能器內(nèi)部功耗極低，輸出能量幾乎全部用于產(chǎn)生激發(fā)場，能量利用率很高。所述共振頻率發(fā)生器采用數(shù)字頻率合成集成電路(DDS)芯片，可根據(jù)當(dāng) 地地磁場強(qiáng)度值產(chǎn)生相應(yīng)的氫原子核(質(zhì)子)核磁共振的拉莫爾頻率，此拉莫 爾頻率信號作為大功率交流方波發(fā)生器的信號源，其特點是電路簡單，功耗低， 頻率分辨率高(0.01Hz)，可由微機(jī)編程控制產(chǎn)生任意所需激發(fā)共振頻率，且頻 率穩(wěn)定性好，為高質(zhì)量交流激發(fā)信號的獲得奠定了基礎(chǔ)。本實用新型采用的超低噪聲放大器、弱信號相關(guān)檢測放大器使接收系統(tǒng)等 效輸入噪聲低至nv以下，并具有極強(qiáng)的抗干擾能力，放大倍數(shù)可達(dá)106,可保 證氫原子核產(chǎn)生的nv- yv級的微弱信號得以有效的放大測量。DC/DC轉(zhuǎn)換器模 塊將小功率直流電源(蓄電池)調(diào)制為交流，再經(jīng)變壓、整流、濾波、輸出電 壓反饋控制等電路，獲得輸出電壓可控的直流，對超強(qiáng)儲能器充電儲能，儲能 后的儲能器作為低內(nèi)阻、高儲能量、能短時大電流等幅放電的新的大功率等效 直流電源。大功率交流方波發(fā)生器以共振頻率發(fā)生器送出的拉莫爾頻率為信號 源，以充電后的超強(qiáng)儲能器為直流電源，經(jīng)大功率VMOS管橋路調(diào)制輸出基頻 為拉莫爾頻率的正、負(fù)方波作激勵，由發(fā)射線圈與配諧電容組成串聯(lián)諧振回路 輸出，可獲得最強(qiáng)的正弦波發(fā)射電流
本實用新型有益效果為本實用新型所述的核磁共振找水儀體積、重量小， 儀器工作的安全性、可靠性大大提高，能量利用率很高，頻率穩(wěn)定性好。附困說明下面根據(jù)附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是本實用新型實施例所述的核磁共振找水儀的電路原理圖。
具體實施方式
如圖l所示，本實用新型實施例所述的一種核磁共振找水儀，由發(fā)射系統(tǒng)、 信號接收系統(tǒng)、微機(jī)控制與記錄系統(tǒng)三部分組成，發(fā)射系統(tǒng)包括DC/DC變換器、 超強(qiáng)儲能器、共振頻率發(fā)生器、大功率交流方波發(fā)生器、發(fā)射線圖L、配諧電 容組C、 K1至K3開關(guān)組；信號接收系統(tǒng)包括接收線圏L、配諧電容組C、開 關(guān)K2、 K3、 K4、超低噪聲放大器、相關(guān)檢測放大器、檢波器、相位檢測器； 微機(jī)控制及數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng)包括A/D轉(zhuǎn)換器、CPU、存儲器等；DC/DC變換器一 端連接電池，另一端連接超強(qiáng)儲能器；超強(qiáng)儲能器與大功率交流方波發(fā)生器連 接，其中間設(shè)有開關(guān)K1，大功率交流方波發(fā)生器還分別與共振頻率發(fā)生器、開 關(guān)K2、開關(guān)K3連接；開關(guān)K2與開關(guān)K3之間串接發(fā)射線圏L和配諧電容C; 開關(guān)K3、 K4分別連接超低噪聲放大器，超低噪聲放大器連接相關(guān)檢測放大器， 相關(guān)檢測放大器連接檢波器和相位檢測器，檢波器連接A/D轉(zhuǎn)換器并連接至微 機(jī)控制與記錄系統(tǒng)，相位;險測器與共振頻率發(fā)生器和A/D轉(zhuǎn)換器連接并連接至 微機(jī)控制與記錄系統(tǒng)。當(dāng)開關(guān)K1、 K3閉合，開關(guān)k4斷開，開關(guān)K2與A端相接時為發(fā)射工作狀 態(tài)，此時發(fā)射線圏L與選配好的配諧電容C串聯(lián)后，接于大功率交流方波發(fā)生 器輸出端，此串聯(lián)回路將串聯(lián)諧振于拉莫爾頻率，其結(jié)果是發(fā)射線圈中的發(fā)射 電流為單一拉莫爾頻率正弦波，回路交流阻抗為零，發(fā)射電流幅值I等于方波 幅值電壓V (近似于儲能器直流電壓)與線圏直流電阻(R)的比值，因R值 很小，發(fā)射電流將很大，發(fā)射線圏L的交流電壓幅值等于2!lfLI (f為拉莫爾 頻率，L為發(fā)射線圈電感量，I為發(fā)射電流值)，范圍為百伏至千伏以上，因此
發(fā)射功率很大，發(fā)射脈沖寬度一般控制為40ms;發(fā)射脈沖停止后的數(shù)ms至 30ms，微機(jī)將發(fā)出指令，將K1、 K3關(guān)斷，K4閉合，K2與B端相接，此時為 信號接收狀態(tài)，發(fā)射線圈L此時成為氫原子核旋進(jìn)信號的接收線圈，并與配諧 電容C并聯(lián)組成諧振回路，因同樣諧振于拉莫爾頻率，除氫核旋進(jìn)信號被顯著 增強(qiáng)外，其它的干擾信號將大幅度濾掉；接收信號經(jīng)K4傳給超低噪聲放大器 預(yù)放大，因此放大器等效輸入噪聲極低，輸入的nv-pv級微信號經(jīng)它預(yù)放大后 將極大提高信噪比，為后級的進(jìn)一步放大處理創(chuàng)造了條件。它的輸出信號輸入 至下級微信號相關(guān)檢測放大器，此級具有極強(qiáng)的壓制干擾信號的能力，可在較 強(qiáng)的干擾信號背景中，將微小的有用信號檢出放大，輸出足夠幅值的信號電壓， 用于檢測；放大后輸出的信號波形為幅度近似指數(shù)衰減的正弦波信號(頻率為 拉莫爾頻率)此信號一路輸出給檢波器整流濾波后，輸出作為正弦波信號幅值 包絡(luò)線的直流衰減信號，在經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后被數(shù)字記錄系統(tǒng)收錄；另一路信號輸 給相位檢測器，在與核磁共振頻率發(fā)生器輸出的參考信號比較后，輸出相移信 號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后被數(shù)字記錄系統(tǒng)記錄。微機(jī)控制與記錄系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù)， 由CPU、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、接口電路等組成，負(fù)責(zé)整個儀器的操作過 程、數(shù)據(jù)收錄、運(yùn)算、顯示等的自動控制，在此不再詳細(xì)描述。
權(quán)利要求1、一種核磁共振找水儀，由發(fā)射系統(tǒng)、信號接收系統(tǒng)、微機(jī)控制與記錄系統(tǒng)三部分組成，發(fā)射系統(tǒng)包括DC/DC變換器、超強(qiáng)儲能器、共振頻率發(fā)生器、大功率交流方波發(fā)生器、發(fā)射線圈、配諧電容器組、K1至K3開關(guān)組；信號接收系統(tǒng)包括接收線圈、配諧電容器組、開關(guān)K2、K3、K4、超低噪聲放大器、相關(guān)檢測放大器、檢波器、相位檢測器，其特征在于DC/DC變換器一端連接電池，另一端連接超強(qiáng)儲能器；超強(qiáng)儲能器與大功率交流方波發(fā)生器連接，其中間設(shè)有開關(guān)K1，大功率交流方波發(fā)生器還分別與共振頻率發(fā)生器、開關(guān)K2、開關(guān)K3連接；開關(guān)K2與開關(guān)K3之間串接發(fā)射線圈和配諧電容組；開關(guān)K3、K4分別連接超低噪聲放大器，超低噪聲放大器連接相關(guān)檢測放大器，相關(guān)檢測放大器連接檢波器和相位檢測器，檢波器連接A/D轉(zhuǎn)換器并連接至微機(jī)控制與記錄系統(tǒng)，相位檢測器與共振頻率發(fā)生器和A/D轉(zhuǎn)換器連接并連接至微機(jī)控制與記錄系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核磁共振找水儀，其特征在于所述共振頻率發(fā) 生器采用數(shù)字頻率合成集成電路芯片組成共振頻率信號發(fā)生器。
3、 根據(jù)權(quán)利1所述的核磁共振找水儀，其特征在于超強(qiáng)貯能器為等效直 流電源貯能器。
4、 根據(jù)權(quán)利1所述的核磁共振找水儀，其特征在于發(fā)射系統(tǒng)采用大功率 方波激勵、由發(fā)射線圈與配諧電容器組成串聯(lián)諧振回路輸出。
專利摘要本實用新型涉及一種核磁共振找水儀，由發(fā)射系統(tǒng)、信號接收系統(tǒng)、微機(jī)控制與記錄系統(tǒng)三部分組成，DC/DC變換器一端連接電池，另一端連接超強(qiáng)儲能器；超強(qiáng)儲能器與大功率交流方波發(fā)生器連接，其中間設(shè)有開關(guān)K1，大功率交流方波發(fā)生器還與共振頻率發(fā)生器、開關(guān)K2、K3連接；開關(guān)K2與K3之間串接發(fā)射線圈和配諧電容器組；K3、K4分別連接超低噪聲放大器，再連接相關(guān)檢測放大器，再連接檢波器和相位檢測器，檢波器連接A/D轉(zhuǎn)換器并連接微機(jī)控制與記錄系統(tǒng)，相位檢測器與共振頻率發(fā)生器和A/D轉(zhuǎn)換器連接并連接微機(jī)控制與記錄系統(tǒng)。本實用新型有益效果為體積、重量小，儀器工作安全性、可靠性大大提高，能量利用率高，頻率穩(wěn)定性好。
文檔編號G01V3/14GK201051151SQ20072015183
公開日2008年4月23日 申請日期2007年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月13日
發(fā)明者梁慶九 申請人:梁慶九