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磁共振探测信号微弱,使用高灵敏度的核磁共振地下水探测仪,极易受到环境噪声干扰.其中,工频谐波噪声和尖峰噪声,是影响信号质量最严重的两类噪声.国内外研究表明,通过参考线圈的布设,依据探测线圈和参考线圈中噪声相关性,利用自适应参考对消算法,能够有效抑制工频谐波噪声.然而,尖峰噪声的存在严重影响了主通道与参考道的数据相关性,成为了参考对消算法应用的难题与障碍.为解决这一问题,本文提出磁共振信号中尖峰噪声的抑制方法,推导了能量域磁共振信号表达式,通过计算信号能量,可有效检测尖峰噪声并突出不易识别的小幅度尖峰噪声,采用基于中位数的绝对偏差法确定阈值,进而剔除尖峰噪声.为了验证去噪效果,与应用较广的统计叠加法进行对比研究.仿真结果表明,对于干扰幅度较大、持续时间较长的尖峰噪声,能量运算法和统计叠加法均能识别并剔除,且不损失有效的磁共振信号,标准差偏差控制在0.3%以内,可以满足实际应用的要求;对于小于信号幅度1.5倍的尖峰噪声,能量运算法可有效识别并剔除,而统计叠加法无法实现.针对多通道探测系统,使用能量运算法剔除尖峰噪声后,可明显提高主通道和参考道的数据相关性,为后续自适应参考对消算法的应用奠定了基础.实测数据处理结果进一步证明了本文方法的实用性. 相似文献
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磁共振信号极其微弱，容易受到周围环境中各种电磁噪声干扰.其中随机噪声，由于频带宽、不规则、无规律、与有效信号混叠，难以抑制.近年来，采用数量级为104~105 Hz采样频率收录的全波磁共振信号，以其携带丰富全面的信息量，为数据处理及解释提供了更多的潜能.然而，只要随机噪声的幅度大于信号幅度，拟合得到的信号特征参数准确度就会降低.目前普遍采用的数据叠加方法仅能抑制部分随机噪声，且需要多次采集信号，探测效率低.本文针对全波磁共振信号采样点数多和信号非线性强的特点，提出采用分段时频峰值滤波（STFPF）法消噪，将全波磁共振信号分成若干段，编码为解析信号的瞬时频率，采用短窗长PWVD计算解析信号的时频分布，利用时频分布沿瞬时频率集中的特性，通过提取时频分布的峰值获得信号的无偏估计，达到抑制全波磁共振信号随机噪声的目的.为了验证消噪效果，与传统叠加法进行对比分析，仿真结果表明，对于单次采集信号，信噪比低至-5 dB时，STFPF方法依然能有效抑制信号中的随机噪声，消除随机噪声后信噪比提高23.19 dB，信号的初始振幅拟合误差为3.03%，平均横向弛豫时间拟合误差为2.7%，消噪效果优于传统叠加法，且由于无需多次采集磁共振信号，可有效提高探测效率.模型数据的反演解释进一步验证了STFPF方法的有效性，本文研究结果为实际数据处理奠定了良好的基础. 相似文献
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强电磁干扰下磁共振地下水探测噪声压制方法研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
磁共振地下水探测方法因具有高分辨力、高效率、信息量丰富和解唯一等优点而备受地球物理工作者关注。近几年,该方法在正演模型和反演解释方面取得了显著的进展,在水文地质勘查方面的应用也进一步拓展。然而,磁共振信号极其微弱、对周围环境中的电磁干扰反映敏感,成为其应用的主要瓶颈。吉林大学地下水磁共振技术课题组针对噪声的产生机理及特性,对影响信号质量最严重的两类噪声——工频谐波噪声和尖峰脉冲噪声进行研究。本文综述了强电磁干扰下磁共振地下水探测噪声压制方法的研究现状及近期研究进展,包括磁共振信号的工频谐波噪声压制方法和尖峰脉冲噪声压制方法,简要介绍了实时参考消噪技术、独立分量分析技术、基于能量运算的尖峰噪声抑制技术以及基于同步压缩小波变换和自寻优非线性阈值补偿技术抑制电磁干扰的研究示例,展望了地下水磁共振探测噪声压制技术的未来发展趋势。 相似文献
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磁共振测深技术传统反演方法包括平滑反演和分块反演,通过分别获取初始振幅和平均弛豫时间构建地层含水量及有效孔隙度.然而,这些方法局限于单指数拟合方式,损失了大部分有效采集信息,受限于多孔地质环境解释,并在某些情况下无法刻画含水层清晰分界面.针对上述问题,本文建立了基于MRS全数据的多指数反演方法,依据全部采集时间下的有效信息,通过弛豫时间e指数分解,推导出新的磁共振正演核函数,结合泛函极小值方程,直接反演建立含水量,弛豫时间及地层深度三个重要参数关系,适用于复杂地质环境解释.为得到快速稳定的反演结果和更清晰的含水层分界面,本文借鉴分块反演思想,进一步构建了新的反演目标函数,利用基于不等式约束的空间信赖域算法进行优化,最终实现了一种基于分层反演与多指数结合的磁共振弛豫信号反演方法.模型数据以及实测算例表明该方法的效果和优势,并具备较高的计算效率,本研究为地面磁共振反演提供了一种新的思路与方法. 相似文献
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地面磁共振是一种新的地球物理探测方法,能够通过探测地下水中氢质子丰度获取地下水含量、孔隙度等水文地质信息.然而,磁共振信号甚为微弱,仅达到纳伏级(10~(-9)V),极易受到噪声干扰.其中,尖峰噪声对磁共振信号影响最为严重,亟待研究有效的噪声抑制方法.小波多尺度分解硬阈值是近两年国际磁共振领域专家提出的尖峰噪声有效消除方法,但硬阈值算法设定阈值的固有缺陷会引发信号震荡,出现伪吉布斯效应,导致信号损失.基于此,本文提出压缩小波变换(Synchrosqueezing Wavelet Transform,SWT)和非线性國值处理(Nonlinear Thresholding,NT)算法联合消除磁共振信号尖峰噪声干扰.首先选择Morlet小波作为基小波,使得信号与噪声数据具有更高的时频集中性,利于尖峰噪声消除.其次,基于压缩小波系数进行非线性处理,可以弥补利用硬阈值和软阈值进行噪声消除时所引起的信号损失.仿真数据和实际数据结果表明,SWT联合NT方法可以利用单次采集数据有效消除尖峰噪声干扰并还原信号.本文提出的消噪方法将为磁共振数据后续反演解释,如多指数弛豫反演,奠定坚实的基础. 相似文献
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地面磁共振法(MRS)因具有定性、定量分析地下水能力,而备受关注.传统磁共振地层含水量反演多采用均匀半空间模型,忽略电阻率分布信息对结果的影响.针对这一问题,本文基于多层电介质中磁共振响应理论,提出MRS与瞬变电磁(TEM)联合反演方法,通过电阻率分布信息对含水量反演过程的实时修正,提高了解释结果的准确度.反演算法采用自适应遗传算法(AGA)进行,基于繁殖规则,动态调整交叉概率和变异概率,解决了标准遗传算法易未成熟收敛而难以得到全局最优解问题.模型数据表明,含噪10%情况下,联合反演仍能较准确地反映地下含水单元模型结构,对比MRS单独反演优势明显.同时,内蒙古白旗野外观测数据联合反演结果与钻井资料基本一致,充分验证了AGA反演算法的实用性及MRS-TEM联合反演的实际意义. 相似文献
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磁共振地下水探测(MRS)技术能直接测量水中氢质子的拉莫尔进动,可表征地下水含水量和介质孔隙度等信息,因而获得了广泛应用.然而,MRS信号微弱,实际探测中电磁噪声强度大,若噪声未被有效去除,会导致后续水文参数解释不准确,采用“8”字形线圈或运用带参考线圈的噪声抵消等方法可抑制噪声干扰,但这些方法消噪效果的好坏取决于电磁噪声的空间分布.另外,在强噪声或多噪声源环境下应用MRS方法,选择恰当的探测位置对提高探测效率以及增加探测结果的有效性具有重要意义.因此,本文使用双通道噪声采集装置在实验前记录环境中的电磁噪声,通过双通道参考技术推导同一时刻不同测点的噪声强度,再得到测区电磁噪声分布结果,该噪声分布情况对MRS方法探测方式的选取具有指导性的作用.同时,可根据噪声分布情况为探测线圈选择最佳测点以避开噪声强度大的区域,进而提高采集信号的信噪比.最后,通过采集室外环境下的电磁噪声,验证本文提出的基于双通道参考技术的电磁噪声分布规律研究方法的有效性,为可靠高效地开展磁共振地下水探测提供了新的技术手段. 相似文献
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大地电阻率分布信息是影响磁共振地下水探测反演结果准确性的重要因素.在众多电磁法勘探技术中，瞬变电磁法具有高分辨率、高效率和大探测深度等优势，能准确探测地下几百米范围内的电阻率分布信息.因此磁共振与瞬变电磁联合解释方法具有重要意义.然而，利用单一测点拼接的磁共振与瞬变电磁联合解释方法进行模拟二维反演时存在解释结果不唯一，容易出现错误异常体等问题，尤其在复杂地质情况下，同一测线上相邻测点探测结果连续性差，解释结果偏离实际.基于此，本文提出磁共振与瞬变电磁横向约束联合反演方法（Laterally Constrained Inversion，简称LCI），重点引入外推积分法（quadrature with extrapolation，简称QWE），解决了传统正演过程中基于直接数值积分方法引起的求解效率低的问题，保证了联合反演方法的顺利实施，进而以相邻测点地下结构应具备连续性为依据，引入横向约束反演思想，通过在联合反演目标函数中加入相邻测点间各模型参数约束矩阵，提高磁共振解释结果准确性，加强探测剖面地质结构和含水模型连续性.经过理论模型证实，本文提出的LCI方法能有效提高传统一维反演结果的稳定性和唯一性.最后，对安徽黄山野外实际探测数据进行横向约束联合反演，验证了磁共振与瞬变电磁LCI联合反演方法的实用性.本文的研究成果将为磁共振与瞬变电磁空间约束联合反演奠定基础. 相似文献
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地面磁共振方法探测地下水趋于成熟.随着研究的深入,磁共振技术在隧道超前探测方面也开展了应用.然而,由于隧道空间特殊环境限制,获取的磁共振信号信噪比极低,解释结果中各参数的确定性值得深思.基于这一问题,本文提出隧道磁共振测深超前探测模型参数不确定度分析方案,实际工作前,根据不同探测目标要求及环境噪声水平,优化仪器装置参数设计,提高解释结果准确性.本文首先在地面磁共振探测理论基础上,推导了考虑天线铺设角度影响的隧道矩形线圈激发场计算表达式,模拟了隧道准全空间磁共振测深正演响应.其次,基于后验模型协方差矩阵,计算模型参数标准偏差因子,划分参数不确定度等级.最后,构建三层含水模型,将第二层含水体作为观测目标.在仿真合成数据的基础上,分别探讨了电阻率、含水量、水体厚度、线圈边长、匝数、线圈旋转角度以及噪声水平等参数对目标含水体测定的影响.通过对比分析,得到如下结论：当探测目标前方地层的电阻率小于10 Ωm时,目标含水体的不确定度随着该电阻率的增大而降低;当该电阻率大于10 Ωm时,其不影响目标含水体的不确定度;目标体前方地层含水量的增大能够明显增加目标含水体的不确定度;目标层电阻率以及含水量对该层含水体的不确定度几乎不造成影响;目标层厚度越大其含水体的确定度越高;线圈边长和匝数的增大都能在很大程度上降低含水体的不确定度;线圈的偏转角度不影响目标体的不确定度;磁共振信号中噪声的幅度越大,含水体参数的不确定度越大.本文的研究结论有助于提高隧道磁共振探测数据反演参数的准确性,同时能够为实际探测提供预先优化参数的分析方案. 相似文献