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TEM-MRS联用地下水探测关键技术研究

作　者: 尚新磊
导　师: 林君
学　校: 吉林大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: TEM-MRS 联用大探测深度高探测分辨率分离线圈快速平滑切换大动态
分类号: TH834
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

MRS(Magnetic Resonance Sounding,磁共振测深)方法是目前唯一一种非开挖式的直接地下水探测方法,该方法具有获取信息全面、解释唯一、结果量化等优点,已取得了很好的应用成果。但MRS方法存在探测深度有限、探测分辨率较低、测量速度慢、抗干扰能力较差等缺点;TEM(Transient Electromagnetic Method,瞬变电磁)方法具有探测深度大、分辨率高、测量速度快抗干扰能力强等优点,但作为一种间接地下水探测方法,TEM用于地下水探测时存在测量数据多解、结果不量化等缺点。本文将MRS方法和TEM方法相结合,形成TEM-MRS联用地下水探测的方法(简称:TEM-MTS联用方法)。TEM-MRS联用方法能够使TEM和MRS相互取长补短,共同提高地下水探测效能。此外, TEM仪器和MRS仪器在工作原理、系统结构等方面存在相似性,可以进行一体化设计、研制TEM-MRS联用地下水探测仪器系统(简称:TEM-MRS联用仪)。本文的研究是在国家“十一五”科技支撑计划重大项目《科学仪器设备研制与开发》专题项目、教育部项目、吉林省科技厅项目等多方资助下完成的。本文研究了常见的地下水的赋存模型,研究了不同类型地下水的TEM-MRS联用探测方法,研究了TEM和MRS联用探测结果的联合解释方法;以现有的TEM和MRS仪器系统为参考,进行了TEM-MRS联用仪的一体化研究和总体设计;对TEM-MRS联用仪发射子系统、接收子系统和通信子系统的关键技术进行了研究并研制了TEM-MRS联用仪的科研样机;使用TEM-MRS联用仪的科研样机进行了重复性实验和野外对比实验,取得了较好的结果; 2009年7月,TEM-MRS联用仪在内蒙古二连浩特市饮用水源地勘察工程中得到应用,在二连浩特以南70公里的古河道上进行了三十多个测点的探测,确定了12井位,打出了12口水井。2010年4月TEM-MRS联用仪被派往西南进行抗旱,在云南会泽县的进行了5个测点的探测,确定了2个井位,打出了2口水井,为缓解当地的旱情起到了一定作用。

全文目录

内容提要  4-10
第1章绪论  10-24
  1.1 课题研究背景  10-14
    1.1.1 世界水资源概况  10-11
    1.1.2 我国水资源概况  11-12
    1.1.3 地下水探测方法概况  12-14
  1.2 TEM-MRS 联用的研究意义和现状  14-21
    1.2.1 TEM-MRS 联用的研究意义  14-15
    1.2.2 TEM 技术发展现状  15-17
    1.2.3 MRS 技术发展现状  17-19
    1.2.4 TEM-MRS 联用技术发展现状  19-21
  1.3 本文的主要研究内容与结构安排  21-22
    1.3.1 本文的主要研究内容  21
    1.3.2 本文的结构安排  21-22
  1.4 本章小结  22-24
第2章 TEM-MRS 联用地下水探测原理  24-42
  2.1 MRS 探测原理  24-31
  2.2 TEM 探测原理  31-36
  2.3 TEM-MRS 联用地下水探测和联合解释  36-41
    2.3.1 不同种类地下水的赋存模型  37-39
    2.3.2 不同类型地下水的联用探测方法  39-40
    2.3.3 TEM-MRS 联用的联合解释方法研究  40-41
  2.4 本章小结  41-42
第3章 TEM-MRS 联用仪的一体化研究与总体设计  42-58
  3.1 MRS 仪器系统分析  42-46
  3.2 TEM 仪器系统分析  46-49
  3.3 TEM-MRS 联用仪一体化研究和系统总体设计  49-57
    3.3.1 TEM-MRS 联用仪一体化研究的重点  49-51
    3.3.2 TEM-MRS 联用仪的系统总体设计  51-57
  3.4 本章小结  57-58
第4章联用仪发射子系统关键技术研究  58-75
  4.1 发射子系统设计及其关键技术概述  58-64
    4.1.1 发射子系统设计  58-63
    4.1.2 发射子系统关键技术概述  63-64
  4.2 半谐振吸收快速电流关断技术  64-67
    4.2.1 充放电RCD 吸收技术  64-66
    4.2.2 半谐振吸收技术  66-67
  4.3 大功率恒流并行快速充电技术  67-70
    4.3.1 大功率恒流CCPS 技术  68-70
    4.3.2 多电源并行充电技术  70
  4.4 高分辨率大容量储能激发技术  70-74
    4.4.1 激发分辨率  71
    4.4.2 提高激发分辨率储能激发技术  71-74
  4.5 本章小结  74-75
第5章联用仪接收子系统关键技术研究  75-95
  5.1 接收子系统设计及其关键技术概述  75-79
    5.1.1 接收子系统设计  75-79
    5.1.2 接收子系统关键技术概述  79
  5.2 多模式分离线圈收发技术  79-82
    5.2.1 “一发一收”的分离线圈收发技术  80-81
    5.2.2 “一发两收”的参考消噪技术  81
    5.2.3 “一发多收”的分离线圈同步测量技术  81
    5.2.4 带参考的多匝小线圈同步测量技术  81-82
  5.3 继电器快速平滑切换技术  82-86
    5.3.1 继电器切换干扰  82-84
    5.3.2 抑制干扰的快速平滑切换技术  84-86
  5.4 低矩形系数窄带滤波技术  86-89
    5.4.1 MRS 信号调理电路概述  86-87
    5.4.2 低矩形系数窄带滤波技术  87-89
  5.5 低噪声大动态变采样率信号采集技术  89-94
    5.5.1 具有压噪能力的Σ-Δ型数模转换技术  89-91
    5.5.2 DDS+ OSR 变采样率技术  91-92
    5.5.3 扩大动态范围的量程自适应切换技术  92-94
  5.6 本章小结  94-95
第6章联用仪通信子系统关键技术研究  95-108
  6.1 联用仪通信子系统设计及其关键技术概述  95-98
    6.1.1 联用仪通信子系统设计  95-97
    6.1.2 联用仪通信子系统关键技术概述  97-98
  6.2 带宽复用多端口串行通信技术  98-100
  6.3 固定包长的二进制协议通信技术  100-102
  6.4 具有检错和纠错能力的CRC 校验技术  102-104
  6.5 提高通信可靠性的超时复位技术  104-106
  6.6 本章小结  106-108
第7章 TEM-MRS 联用仪野外实验和应用  108-121
  7.1 TEM-MRS 野外实验和应用概述  108-109
  7.2 TEM-MRS 联用仪重复性对比实验  109-112
  7.3 TEM-MRS 联用仪的横向对比实验  112-114
    7.3.1 TEM-MRS 联用仪与NUMISplus 的对比实验  112-113
    7.3.2 TEM-MRS 联用仪与ATEM-II 的对比实验  113-114
  7.4 TEM-MRS 联用仪与实际钻探的对比实验  114-115
  7.5 TEM-MRS 联用仪在二连浩特城市水源地探测中的应用  115-117
  7.6 TEM-MRS 联用仪在西南抗旱中的应用  117-120
  7.7 本章小结  120-121
第8章总结与展望  121-125
  8.1 主要研究工作和成果  121-122
  8.2 本文的创新点  122-123
  8.3 TEM-MRS 联用的发展趋势和应用前景  123-125
参考文献  125-132
攻读学位期间发表的学术论文与取得的科研成果  132-134
  A 发表及已录用论文  132-133
  B 参与项目  133
  C 专利及获奖情况  133-134
致谢  134-135
摘要  135-138
ABSTRACT  138-141

TEM-MRS联用地下水探测关键技术研究

内容摘要

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