技术领域
[0001] 本实用新型涉及核磁共振与瞬变电磁联合探测装置，尤其适用在矿井等恶劣潮湿多
水的环境中用于矿井下的核磁共振与瞬变电磁联合探测装置。
背景技术
[0002] 核磁共振与瞬变电磁联合探测装置是利用了核磁共振的直接找水性与瞬变电磁的间接探测
地下水分布特性相互互补的方式来进行地下水探测，通过核磁共振探测方法可以直接探测地下水的
含水量和具体
位置，但是其探测深度较浅，瞬变电磁方法虽不能直接探测地下水的分布，但可通过反演推算出含
水体的具体位置，探测深度较深，两种方法的互补与结合使得其应用效果与范围进一步增强。因此核磁共振与瞬变电磁联合探测装置的应用范围也逐步拓展到隧道与矿井等地下工程探测中。
[0003] CNI03809206公开的“核磁共振与瞬变电磁联用地下水探测装置及探测方法”涉及一种核磁共振与瞬变电磁联用地下水探测装置及探测方法,是由计算机经
输出电压可调的大功率电源分别与瞬变电磁发射桥路和核磁共振发射桥路连接,核磁共振发射桥路经配谐电容与发射线圈连接,计算机经发射控制单元分别与核磁共振发射桥路和瞬变电磁发射桥路连接,发射控制单元分别与接收单元和
信号采集单元连接构成。能够在隧道、矿井采掘巷道等狭小空间的地下工程中应用更方便,大大减小了接收装置的尺寸,受空间的约束更小,从而能够对含水体进行更精确地探测；解决了铺设大线圈耗时、耗费和耗
力的问题,提高了工作效率,降低了工作成本。
[0004] 上述装置给出了核磁共振与瞬变电磁联用地下水探测装置，其优点是采用空心线圈,不受测试场地的限制,提高了核磁共振探测的横向
分辨率，然而并没有考虑到联合测试装置的一体化及防水
散热等性能设计，在矿井、隧道等恶劣环境下工作时，各个模
块的连接耗费较多时间，各个模块的防水性能方面也存在一定的安全隐患，对潮湿、多水等恶劣环境应用性较差。实用新型内容
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种用于矿井下的核磁共振与瞬变电磁联合探测装置，能将各个部分集成于一个
箱体内，提供一种具有防水性能的装置，能在隧道、矿井中工作。
[0006] 本实用新型是这样实现的，
[0007] 一种用于矿井下的核磁共振与瞬变电磁联合探测装置，包括防水箱体、发射模块、接收模块、配谐电容、储能电容、上位机、
电池组、防水航空插头以及
散热片，在防水箱体内为各
电路模块设置分隔
铝支架，分隔铝支架内部分别固定了发射模块、接收模块、配谐电容、储能电容、上位机和电池组，将各个模块分隔开来置于防水箱体内部；所述防水箱体包括顶盖与下箱体，所述航空插头固定于顶盖外部两侧，用于连接发射线圈和接受线圈；所述散热片用螺丝固定于防水箱体顶盖外部的中央，所述发射模块固定在顶盖内；所述接收模块、配谐电容、储能电容、上位机与电池组固定在下箱体空间内；所述分隔铝支架将防水箱体的下箱体空间分割为三层，其中最底层空间的两侧安置电池组与储能电容；
中间层空间将采集模块安置在电池组顶部；顶层空间放置配谐电容，并在顶层空间的顶部安装上位机。
[0008] 进一步地，所述顶盖与下箱体通过
螺栓连接。
[0009] 进一步地，所述顶盖与下箱体有隔板隔开。
[0010] 进一步地，所述发射模块包括控制电路、驱动电路和发射桥路，上位机与控制电路连接，由其发送
请求命令给控制电路，控制电路会产生相应的时序信号给驱动电路，驱动电路驱动发射桥路向发射线圈中发射大
电流。
[0011] 进一步地，所述配谐电容与发射线圈连接构成谐振回路，所述储能电容与驱动电路连接，并与电池组连接。
[0012] 进一步地，所述的接收模块包括
模拟信号调理电路和多通道信号采集板卡和上位机控制电路，其中模拟信号调理电路包括依次相连的前置
放大器、宽带
滤波器以及窄带滤波增益器，通过所述前置放大器连接核磁共振接
收线圈，所述窄带滤波增益器的输出连接至多通道信号采集板卡，通过所述多通道信号采集板卡通讯连接上位机；所述多通道信号采集板卡的输入端连接瞬变电磁接收线圈的内嵌放大器。
[0013] 具体工作过程：系统上电工作后，由上位机部分来选择工作模式是使用核磁共振探测还是瞬变电磁探测，这可由
液晶显示屏进行触屏选择或者用
鼠标进行选择。当选择在核磁共振探测模式下工作时，上位机发送控制命令使储能电容和谐振电容都接入电路，储能电容与电池组相连，产生大功率发射电压给发射模块，此时发射桥路与谐振电容和发射线圈相连，构成闭合回路，同时上位机控制接收模块中调用相应的放大器进行信号调理，由采集模块完成信号采集；当选择在瞬变电磁工作模式下工作时，上位机控制控制电路，使得储能电容和谐振电容都
短路不接入发射系统，发射模块按照固定电压的发射
波形发射信号，同时接收模块采用相应的放大器进行模拟信号调理，由多通道信号采集板卡完成信号采集，由上位机部分进行波形显示。
[0014] 有益效果：
[0015] 本实用新型一种能用于隧道和矿井的核磁共振和瞬变电磁联合探测装置，其主要特点是将原有的各个模块进行优化改进并集成于一个整体，具有操作简单，方便携带、接线简洁、防水性能好等特点。加强了在隧道、矿井等潮湿环境工作的防水性能；由于接线端的减少使得仪器在恶劣条件下工作的时间大大减少，减少了耗时耗力，增强了工作效率，增加了适用范围。
附图说明
[0016] 图1是防水箱体下箱体的
正面结构示意图；
[0017] 图2是防水箱体顶盖的正面结构示意图；
[0018] 图3是外部防水箱体正面结构示意图；
[0020] 图5是接收模块的原理框图；
[0021] 图6是配谐电容的电路结构示意图；
[0022] 其中，1电池组，2储能电容，3采集模块，4配谐电容，5上位机，6发射模块，7散热片，8航空插头，9防水箱体，10控制电路，11驱动电路，12发射桥路，13发射线圈，14瞬变电磁接收线圈，15核磁共振接收线圈，16瞬变电磁线圈内自带放大器，17前置放大器，18宽带滤波器，19窄带滤波放大器，20多通道信号采集板卡。
具体实施方式
[0023] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合
实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024] 参见图1结合图2、图3，一种用于矿井下的核磁共振与瞬变电磁联合探测装置，是由电池组1、储能电容2、采集模块3、配谐电容4、上位机5、发射模块6、散热片7、航空插头8、防水箱体9及各部分分隔铝支架及
接口连线等组成，其中箱体的下箱体集成了电池组1、储能电容2、采集模块3、配谐电容4、上位机5等几个部分，箱体顶盖集成了发射模块6、散热片7、航空插头8等部分，之后各个部分由铝支架分隔开来，防止产生
电磁干扰，并由铝支架固定于防水箱体9的内部，由多个
连接线进行连接。首先，电池组1与储能电容2，采集模块3，配谐电容4，上位机5，发射模块6等部分相连接，提供电源供电，其次上位机5连接采集模块和发射模块6，由上位机发送控制命令给发射模块和采集模块，控制何时开启与关闭。
[0025] 具体地，防水箱体9包括顶盖901与下箱体902，顶盖901与下箱体902通过轴302连接，下箱体902的顶部具有第一隔板101，通过螺栓102连接下箱体的箱体部分104连接，顶盖901的下方具有第二隔板204，第二隔板204通过螺栓与顶盖的盖体部分203固定。航空插头8通过螺栓301固定于顶盖外部两侧，用于连接发射线圈和接受线圈；所述散热片7用螺丝固定于防水箱体顶盖外部的中央，发射模块6放置在固定在顶盖901顶部的第一分隔铝
框架202内，第一分隔铝框架202通过螺栓201固定；接收模块、配谐电容、储能电容、上位机与电池组固定在下箱体902空间内；整个分隔铝支架将防水箱体的下箱体空间分割为三层，其中最底层空间通过第二分隔铝框架103隔开，第二分隔铝框架103通过螺栓105与下箱体902固定，在第二分隔铝框架的两侧分别并排安置电池组1与储能电容2；中间层空间为采集模块所在的空间，采集模块安置在电池组对应的第二分隔铝框架的顶部；顶层空间放置配谐电容4，配谐电容4安装在第一隔板101上，并在顶层空间的顶部第一隔板101上安装上位机5。
需要说明的是，这里的第一隔板101、第二隔板204、第一分隔铝框架202以及第二分隔铝框架103均属于分隔铝支架的一部分。
[0026] 本实用新型实施例中，将电池组置于箱体底部给发射模块、接收模块、配谐电容、储能电容各个模块供电，储能电容同样置放于箱体内部，置放于电池组旁边，这样有益于合理利用箱体结构，将配谐电容和接收模块置放于下箱体的上部分，将配谐电容调节旋钮和接收模块的显示屏露于表面，便于人工进行配谐电容的调节和采集的观察与控制，将发射模块固定于箱体的上顶盖的下端与其他各个部分完全分隔开，将需要调节的旋钮露于表面，有益效果是防止发射模块产生的大发射电流对其它部分产生干扰，且便于调节，将散热片固定于箱体上顶盖的外部，便于散发发射模块产生的热量，将箱体内发射模块产生的热量快速的散发到空气中。各个部分的信号连接线根据需求电流量大小采用不同的连接线进行连接。
[0027] 所设计的防水箱体具有
密封性好、防水、抗冲撞的特性，由于将所有的电路系统装置于其内部，使得整体系统具有防水性能，可用于矿井、隧道等潮湿多水的环境。
[0028] 在防水箱体内部，由分隔铝支架将各个不同的模块分隔开来，提高了系统的
稳定性、安全性、可拆解性、维修方便性。将磁共振与瞬变电磁联合探测装置的发射模块、接收模块、配谐电容、储能电容、上位机、电池组所有模块集成于一个箱体内部，大大减小了各个模块的连接
线束，加强了系统的可操作性。
[0029] 参见图4，发射模块6中主要包括控制电路10，驱动电路11和发射桥路12。控制电路10连接上位机5，选择是否接入储能电容2然后与驱动电路11连接，驱动电路11连接发射桥路12给发射桥路提供供电电流，之后根据不同的工作模式控制电路10选择是否接入配谐电容4，最后接入发射线圈。
[0030] 参见图5，接收模块包括模拟信号调理电路和多通道信号采集板卡和上位机控制电路，其中模拟信号调理电路包括依次相连的前置放大器、宽带滤波器以及窄带滤波增益器，通过所述前置放大器连接核磁共振接收线圈，所述窄带滤波增益器的输出连接至多通道信号采集板卡，通过所述多通道信号采集板卡连接上位机；所述多通道信号采集板卡的输入端连接瞬变电磁接收线圈的内嵌放大器。接收模块是根据不同的工作模式选择接入瞬变电磁接收线圈14或者是核磁共振接收线圈15，当在瞬变电磁工作模式下时，瞬变电磁接收线圈14通过线圈内部放大器16直接连接到多通道采集板卡20；当在核磁共振工作模式下时，核磁共振接收线圈15连接到前置放大器17然后再经过宽带滤波器18最后接到窄带滤波放大器19，经过2级放大和滤波后将
输出信号传递给多通道信号采集板卡20再传入上位机5。
[0031] 参见图6，配谐电容的组成是由多个0.02uf到1.5uf容值不同的电容并联而成，通过
开关可控制接入电路中的电容容值和数量来完成与线圈进行配谐的功能。
[0032] 具体工作过程：
[0033] 将仪器防水箱体9打开，将仪器箱体顶部的连线与箱体底部连接线连接好，根据探测方法不同，接入瞬变电磁接收线圈14或者核磁共振接收线圈15。当选择瞬变电磁工作模式下时，上位机5发送命令给发射控制电路10，此时控制电路将储能电容2和配谐电容4短路，此时发射控制电路10发送控制命令给驱动电路11，驱动电路11产生驱动信号给发射桥路12，发射桥路12将发射电流信号给发射线圈13，通有电流的发射线圈会在空间中产生一定的
磁场，而当发射模块关断的瞬间，一次场消失，而一次场感应出的
涡流信号会产生随时间变化的二次场，此时上位机5发送命令给多通道采集板卡20进行接收数据，瞬变电磁接收线圈14接收到的信号经过线圈内嵌放大器16将信号进行放大，然后把模拟信号输入给多通道采集板卡20进行
模数转换之后再传输到上位机5进行存储与显示。当选择在核磁共振工作模式下时上位机5发送命令给发射控制电路10，此时控制电路将储能电容2和配谐电容4接入电路，储能电容2与电池组1连接，产生大功率发射电压给驱动电路11，驱动电路11产生驱动信号给发射桥路12，发射桥路12连接配谐电容4将发射电流信号给发射线圈13，控制电路10产生不同大小的发射电流这样会对深度不同的地下水体进行激发，当发射信号关断时，上位机5发送命令给通道采集板卡20进行数据接收，由于核磁共振接收到的信号很微弱，成分复杂，所以核磁共振接收线圈15接收到的信号经过前置放大器17进行初步放大，然后经过宽带滤波器18进行滤波之后再通过窄带滤波放大器19进行最后一级的放大和滤波再把模拟信号输入给多通道采集板卡20进行模数转换之后再传输到上位机5进行存储与显示。两种共作模式可以切换使用，根据被测地点的实际情况选择不同的工作模式，使得本仪器的应用范围更广阔。
[0034] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
