基于正交矢量放大的MRS信号采集模块设计---- 采集模块实测结果 核磁共振, 稳定性

Bazinga

第六章采集模块实测结果
本章主要对所设计的核磁共振信号包络采集模块进行了测试。首先进行了本底噪声测试和正弦信号测试，然后进行了室内模拟核磁共振信号的测试，提取了模拟信号的关键参数。最后模块与JLMRS找水系统结合，在野外测得大量的实际数据，提取了信号的关键参数，验证所设计的包络采集模块的稳定性与一致性。

6.1室内测试结果
室内测试主要包括本底噪声测试、标准正弦信号测试和模拟核磁共振信号测试。

6.1.1本底噪声测试及结果分析
测试方法：将采集模块的输入端短接，主控软件控制采集2次。

测试时间、地点：2008.11.17，地质宫337
测试仪器：PC机
采集时间：256ms
测试结果：如图6.1所示，黑色曲线为第一次采集波形，蓝色曲线为第二次采集波形。



从测试结果可以看出，采集到的噪声幅度小于2nV，由于主控软件设置的放大倍数为10000000倍，折算到输入端，本底噪声在10mV以内。本底噪声来源于开关电源、本身高频电路和测试环境。特别是在室内交流电网比较复杂的条件下，工频噪声极其严重。本测试为室内测试信号的幅度大小提供了参考。

6.1.2标准正弦信号测试及结果分析
1、标准测试

测试方法：用信号发生器产生幅度为1V、频率为2325Hz的正弦波输入到采集模块的输入端，参考信号频率为2325Hz，主控软件控制采集2次。

测试时间、地点：2008.11.19，地质宫337
测试仪器：PC机、信号发生器
采集时间：256ms
测试结果：如图6.2所示，黑色曲线为第一次采集波形，蓝色曲线为第二次采集波形。



由测试结果可以看出，采集模块准确地测得正弦波的包络。设定的正弦波幅度为1V，测试结果为70nV.本测试为核磁共振信号采集模块的参数标定提供了参考。

由本测试可以看出，核磁共振信号采集模块能正常稳定工作，达到了预期的结果，同时也验证了正交矢量放大方法提取信号包络的可行性。
2、频率偏差测试
测试方法：用信号发生器产生幅度为1V、频率为2325Hz的正弦波输入到采集模块的输入端，参考信号频率设置分别为2326Hz、2327Hz、2328Hz、2329Hz、2330Hz、2340Hz时，主控软件控制采集2次。

测试时间、地点：2008.11.19，地质宫337
测试仪器：PC机、信号发生器
采集时间：256ms
测试结果：如图6.3所示，黑色曲线为第一次采集波形，蓝色曲线为第二次采集波形。




由测试结果可以看出，当输入信号和参考信号出现频率偏差时，采集到的信号包络中会把这种误差体现出来，偏差越大，误差也就越大。这是由于信号正交后的高频分量经过低通滤波器衰减后，不能完全忽略不计，还是会对采集结果造成一定的影响。

将测试结果经过数据处理后，可以得到频率偏差引起的采集信号幅度误差分析。分析结果如表6.1所示。



由测试结果以及误差分析可以看出，输入信号和参考信号频率偏差在5Hz以内时，核磁共振信号采集模块采集信号幅度的误差在2%以内，工作稳定可靠，而且重复性很好。

6.1.3模拟MRS信号测试及结果分析
1、标准测试测试方法：用MRS信号源产生幅度为0.7V、频率为2325Hz的模拟MRS信号输入到采集模块的输入端，参考信号频率为2325Hz，主控软件控制采集1次信号，1次噪声。

测试时间、地点：2008.11.24，地质宫337
测试仪器：PC机、MRS信号源

采集时间：256ms
测试结果：如图6.4所示，蓝色曲线为信号波形，黑色曲线为噪声波形。



由测试结果可以看出，核磁共振信号采集模块能够准确地采集模拟MRS信号的包络，达到了预期的目的。MRS信号源产生的模拟MRS信号的参数为E0 = 700mV，T2* = 200ms.对采集到的数据进行数据处理后，得到E0 = 699.6mV，T2* = 201.3ms，误差均在2%以内。
2、频率偏差测试
测试方法：用MRS信号源产生幅度为0.7V、频率为2325Hz的模拟MRS信号输入到采集模块的输入端，参考信号频率设置分别为2326Hz、2327Hz、2328Hz、2329Hz、2330Hz、2340Hz时，主控软件控制采集。

测试时间、地点：2008.11.24，地质宫337
测试仪器：PC机、MRS信号源
采集时间：256m
s测试结果：如图6.5所示，蓝色曲线为信号波形，黑色曲线为噪声波形。





由测试结果可以看出，与标准正弦波测试一样，输入信号和参考信号的频率偏差会对采集结果造成一定的影响，误差分析结果如表6.2所示



由测试结果以及误差分析可以看出，输入信号和参考信号频率偏差在5Hz以内时，核磁共振信号采集模块工作稳定可靠，而且重复性很好。当频差变大时，T2*的提取受到的影响更大一点，误差也越大。

6.1.4室内测试总结
经过对核磁共振信号采集模块的测试，验证了所设计的采集模块的可行性。通过与所设定的信号参数对比，验证了本采集模块的正确性与提取精度。经测试，本采集模块允许参考信号与输入信号的频率偏差范围在5Hz以内，为野外试验提供了参考。同时通过大量的室内测试，也验证了核磁共振采集模块的稳定性与一致性，为本采集模块的野外试验做好了充足的准备。

6.2野外试验结果
采集模块测试通过后，与JLMRS找水系统相结合，进行了大量的野外试验。图6.6所示为在长春烧锅镇一个测点发射电流分别为23A、28A、42A、56A时并叠加24次时的信号和噪声波形，蓝色曲线为信号波形，黑色曲线为噪声波形。



经过数据处理，得到的参数提取结果如表6.3所示。



试验得到该测点在发射电流为23A时，信号幅度最大，对应的地层含水量最大。

可见，本采集模块在野外试验中取得了良好的效果，具有很强的实用性。