基于正交矢量放大的MRS信號采集模塊設計---- 采集模塊軟件實(shí)現

　　第六章采集模塊實(shí)測結果

　　本章主要對所設計的核磁共振信號包絡(luò )采集模塊進(jìn)行了測試。首先進(jìn)行了本底噪聲測試和正弦信號測試，然后進(jìn)行了室內模擬核磁共振信號的測試，提取了模擬信號的關(guān)鍵參數。最后模塊與JLMRS找水系統結合，在野外測得大量的實(shí)際數據，提取了信號的關(guān)鍵參數，驗證所設計的包絡(luò )采集模塊的穩定性與一致性。

　　6.1室內測試結果

　　室內測試主要包括本底噪聲測試、標準正弦信號測試和模擬核磁共振信號測試。

　　6.1.1本底噪聲測試及結果分析

　　測試方法：將采集模塊的輸入端短接，主控軟件控制采集2次。

　　測試時(shí)間、地點(diǎn)：2008.11.17，地質(zhì)宮337

　　測試儀器：PC機

　　采集時(shí)間：256ms

　　測試結果：如圖6.1所示，黑色曲線(xiàn)為第一次采集波形，藍色曲線(xiàn)為第二次采集波形。

　　從測試結果可以看出，采集到的噪聲幅度小于2nV，由于主控軟件設置的放大倍數為10000000倍，折算到輸入端，本底噪聲在10mV以?xún)?。本底噪聲?lái)源于開(kāi)關(guān)電源、本身高頻電路和測試環(huán)境。特別是在室內交流電網(wǎng)比較復雜的條件下，工頻噪聲極其嚴重。本測試為室內測試信號的幅度大小提供了參考。

　　6.1.2標準正弦信號測試及結果分析

　　1、標準測試

　　測試方法：用信號發(fā)生器產(chǎn)生幅度為1V、頻率為2325Hz的正弦波輸入到采集模塊的輸入端，參考信號頻率為2325Hz，主控軟件控制采集2次。

　　測試時(shí)間、地點(diǎn)：2008.11.19，地質(zhì)宮337

　　測試儀器：PC機、信號發(fā)生器

　　采集時(shí)間：256ms

　　測試結果：如圖6.2所示，黑色曲線(xiàn)為第一次采集波形，藍色曲線(xiàn)為第二次采集波形。

　　由測試結果可以看出，采集模塊準確地測得正弦波的包絡(luò )。設定的正弦波幅度為1V，測試結果為70nV.本測試為核磁共振信號采集模塊的參數標定提供了參考。

　　由本測試可以看出，核磁共振信號采集模塊能正常穩定工作，達到了預期的結果，同時(shí)也驗證了正交矢量放大方法提取信號包絡(luò )的可行性。

　　2、頻率偏差測試

　　測試方法：用信號發(fā)生器產(chǎn)生幅度為1V、頻率為2325Hz的正弦波輸入到采集模塊的輸入端，參考信號頻率設置分別為2326Hz、2327Hz、2328Hz、2329Hz、2330Hz、2340Hz時(shí)，主控軟件控制采集2次。

　　測試時(shí)間、地點(diǎn)：2008.11.19，地質(zhì)宮337

　　測試儀器：PC機、信號發(fā)生器

　　采集時(shí)間：256ms

　　測試結果：如圖6.3所示，黑色曲線(xiàn)為第一次采集波形，藍色曲線(xiàn)為第二次采集波形。

　　由測試結果可以看出，當輸入信號和參考信號出現頻率偏差時(shí)，采集到的信號包絡(luò )中會(huì )把這種誤差體現出來(lái)，偏差越大，誤差也就越大。這是由于信號正交后的高頻分量經(jīng)過(guò)低通濾波器衰減后，不能完全忽略不計，還是會(huì )對采集結果造成一定的影響。

　　將測試結果經(jīng)過(guò)數據處理后，可以得到頻率偏差引起的采集信號幅度誤差分析。分析結果如表6.1所示。

　　由測試結果以及誤差分析可以看出，輸入信號和參考信號頻率偏差在5Hz以?xún)葧r(shí)，核磁共振信號采集模塊采集信號幅度的誤差在2%以?xún)?，工作穩定可靠，而且重復性很好。

　　6.1.3模擬MRS信號測試及結果分析

　　1、標準測試測試方法：用MRS信號源產(chǎn)生幅度為0.7V、頻率為2325Hz的模擬MRS信號輸入到采集模塊的輸入端，參考信號頻率為2325Hz，主控軟件控制采集1次信號，1次噪聲。

　　測試時(shí)間、地點(diǎn)：2008.11.24，地質(zhì)宮337

　　測試儀器：PC機、MRS信號源

　　采集時(shí)間：256ms

　　測試結果：如圖6.4所示，藍色曲線(xiàn)為信號波形，黑色曲線(xiàn)為噪聲波形。

　　由測試結果可以看出，核磁共振信號采集模塊能夠準確地采集模擬MRS信號的包絡(luò )，達到了預期的目的。MRS信號源產(chǎn)生的模擬MRS信號的參數為E0 = 700mV，T2* = 200ms.對采集到的數據進(jìn)行數據處理后，得到E0 = 699.6mV，T2* = 201.3ms，誤差均在2%以?xún)取?/p>

　　2、頻率偏差測試

　　測試方法：用MRS信號源產(chǎn)生幅度為0.7V、頻率為2325Hz的模擬MRS信號輸入到采集模塊的輸入端，參考信號頻率設置分別為2326Hz、2327Hz、2328Hz、2329Hz、2330Hz、2340Hz時(shí)，主控軟件控制采集。

　　測試時(shí)間、地點(diǎn)：2008.11.24，地質(zhì)宮337

　　測試儀器：PC機、MRS信號源

　　采集時(shí)間：256m

　　s測試結果：如圖6.5所示，藍色曲線(xiàn)為信號波形，黑色曲線(xiàn)為噪聲波形。

　　由測試結果可以看出，與標準正弦波測試一樣，輸入信號和參考信號的頻率偏差會(huì )對采集結果造成一定的影響，誤差分析結果如表6.2所示

　　由測試結果以及誤差分析可以看出，輸入信號和參考信號頻率偏差在5Hz以?xún)葧r(shí)，核磁共振信號采集模塊工作穩定可靠，而且重復性很好。當頻差變大時(shí)，T2*的提取受到的影響更大一點(diǎn)，誤差也越大。

　　6.1.4室內測試總結

　　經(jīng)過(guò)對核磁共振信號采集模塊的測試，驗證了所設計的采集模塊的可行性。通過(guò)與所設定的信號參數對比，驗證了本采集模塊的正確性與提取精度。經(jīng)測試，本采集模塊允許參考信號與輸入信號的頻率偏差范圍在5Hz以?xún)?，為野外試驗提供了參考。同時(shí)通過(guò)大量的室內測試，也驗證了核磁共振采集模塊的穩定性與一致性，為本采集模塊的野外試驗做好了充足的準備。

　　6.2野外試驗結果

　　采集模塊測試通過(guò)后，與JLMRS找水系統相結合，進(jìn)行了大量的野外試驗。圖6.6所示為在長(cháng)春燒鍋鎮一個(gè)測點(diǎn)發(fā)射電流分別為23A、28A、42A、56A時(shí)并疊加24次時(shí)的信號和噪聲波形，藍色曲線(xiàn)為信號波形，黑色曲線(xiàn)為噪聲波形。

　　經(jīng)過(guò)數據處理，得到的參數提取結果如表6.3所示。

　　試驗得到該測點(diǎn)在發(fā)射電流為23A時(shí)，信號幅度最大，對應的地層含水量最大。

　　可見(jiàn)，本采集模塊在野外試驗中取得了良好的效果，具有很強的實(shí)用性。