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    基于雙通道參考技術(shù)的磁共振地下水探測(cè)電磁噪聲分布規(guī)律研究

    2021-12-30 08:30:06林婷婷于思佳么曉康韋萌張揚(yáng)
    地球物理學(xué)報(bào) 2021年1期
    關(guān)鍵詞:雙通道測(cè)區(qū)磁共振

    林婷婷, 于思佳, 么曉康, 韋萌, 張揚(yáng)

    吉林大學(xué)儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院/地球信息探測(cè)儀器教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 長春 130026

    0 引言

    我國地下水資源蘊(yùn)藏豐富,但是總體開采程度較低,仍具有相當(dāng)?shù)睦脻摿?陳家琦,1995;王瑗等,2008;劉紹瓊,2015).磁共振地下水探測(cè)方法(Magnetic resonance sounding, 簡(jiǎn)記為MRS)具有非侵入直接探測(cè)地下水的優(yōu)勢(shì),不打鉆就能確定地下含水層的深度、含水量大小及介質(zhì)孔隙度等信息(Schirov et al., 1991;Legchenko et al., 2002;Behroozmand et al., 2015),近年來在我國的地下水勘探領(lǐng)域取得了很好的應(yīng)用效果(林君等,2011).其探測(cè)原理與醫(yī)學(xué)核磁技術(shù)相同(王禮等,2017),均是測(cè)量氫質(zhì)子的拉莫爾進(jìn)動(dòng)(Hertrich, 2008).然而,地磁場(chǎng)強(qiáng)度微弱(0.05 mT),是醫(yī)學(xué)場(chǎng)強(qiáng)的五萬分之一;待測(cè)信號(hào)僅為納伏級(jí)(1 nV = 10-9V),且探測(cè)過程中電磁噪聲無法屏蔽,微弱的MRS信號(hào)淹沒在強(qiáng)電磁噪聲中難以提取.如果噪聲不能得到有效的去除,會(huì)導(dǎo)致后續(xù)水文參數(shù)解釋不準(zhǔn)確,這是制約MRS方法應(yīng)用與發(fā)展的主要因素(張榮等,2006;Müller-Petke et al., 2016).

    最早的磁共振地下水探測(cè)儀采用單一線圈模式,發(fā)射線圈和接收線圈分時(shí)復(fù)用同一線圈.通過將線圈鋪設(shè)成“8”字形,利用兩個(gè)大小相同的線圈中信號(hào)異向、噪聲同向,反向相接以抵消噪聲干擾(Trushkin et al., 1994).當(dāng)“8”字形線圈的鋪設(shè)走向與噪聲源平行時(shí),兩個(gè)線圈中噪聲強(qiáng)度相等,此時(shí)的噪聲抵消效果最好.但實(shí)際探測(cè)中受多噪聲源的影響,電磁噪聲分布不均勻,故選擇不同測(cè)量地點(diǎn)或改變“8”字形線圈的鋪設(shè)方向消噪效果差異較大.伴隨著多通道磁共振地下水探測(cè)儀的研制(Walsh,2008),可采用時(shí)間域或頻率域噪聲抵消方法抑制噪聲干擾(Dalgaard et al., 2011, 2013;Müller-Petke and Yaramanci, 2011;Müller-Petke and Costabel, 2014).該方法需要一個(gè)探測(cè)線圈用來測(cè)量含噪聲的磁共振信號(hào),另外一個(gè)或多個(gè)參考線圈在遠(yuǎn)端同時(shí)測(cè)量噪聲數(shù)據(jù),依據(jù)探測(cè)線圈和參考線圈中噪聲相關(guān)性抑制噪聲干擾.相關(guān)性越大,消噪效果越好,可將參考線圈鋪設(shè)在和探測(cè)線圈噪聲情況相當(dāng)?shù)奈恢靡栽黾釉肼曄嚓P(guān)性.可見,無論是單通道儀器的“8”字形線圈噪聲抑制法還是多通道儀器的參考噪聲抵消法,消噪效果的好壞均取決于電磁噪聲的空間分布情況.此外,在大噪聲環(huán)境下進(jìn)行探測(cè),需要增加疊加次數(shù)并選擇不同的測(cè)量地點(diǎn)多次實(shí)驗(yàn)以提高探測(cè)結(jié)果的可靠性(Dalgaard et al., 2013;萬玲等,2016;林婷婷等,2018).為了增強(qiáng)采集信號(hào)的信噪比,減少探測(cè)時(shí)間,提高探測(cè)效率,有必要在實(shí)驗(yàn)前了解測(cè)區(qū)內(nèi)噪聲的空間分布情況,避開噪聲干擾嚴(yán)重的區(qū)域?yàn)樘綔y(cè)線圈選擇合適的測(cè)點(diǎn).

    雙通道參考技術(shù)克服了噪聲的時(shí)變性,能用于刻畫不同時(shí)刻不同測(cè)點(diǎn)的噪聲在某一已知時(shí)刻的大小.因此,本文針對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)的若干測(cè)點(diǎn),采用課題組自主研制的雙通道噪聲采集裝置在實(shí)驗(yàn)前采集測(cè)點(diǎn)的電磁噪聲,通過雙通道參考技術(shù)推導(dǎo)這些測(cè)點(diǎn)在同一時(shí)刻的噪聲強(qiáng)度,隨后得到測(cè)區(qū)電磁噪聲的分布結(jié)果.室外環(huán)境下電磁噪聲分布結(jié)果表明:本文方法可指導(dǎo)MRS探測(cè)選取最佳的線圈鋪設(shè)方式,并為探測(cè)線圈在噪聲干擾較弱的位置進(jìn)行探測(cè)提供了有力的科學(xué)依據(jù),為提高信號(hào)質(zhì)量及探測(cè)效率奠定基礎(chǔ).

    1 雙通道參考技術(shù)

    1.1 雙通道磁共振噪聲采集裝置

    為了指導(dǎo)磁共振地下水探測(cè)實(shí)驗(yàn)在強(qiáng)噪聲環(huán)境中選取最佳探測(cè)位置及確定最佳的線圈布設(shè)方式,本文研制的雙通道噪聲采集裝置總體結(jié)構(gòu)如圖1所示.主要由接收線圈、信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)采集電路、CPU模塊和上位機(jī)組成.兩個(gè)接收線圈的大小和匝數(shù)均相同,用于同時(shí)采集環(huán)境中的電磁噪聲.信號(hào)調(diào)理電路采用前置放大器、寬帶濾波器.末級(jí)程控放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲的放大和調(diào)理作用,其中前置放大器的放大倍數(shù)及帶通濾波器的頻帶寬度要與磁共振地下水探測(cè)儀相同,以滿足由噪聲采集裝置采集的噪聲和實(shí)際干擾磁共振信號(hào)的噪聲保持一致.末級(jí)程控放大器采用程控增益放大的模式調(diào)節(jié)整體放大倍數(shù),使數(shù)據(jù)滿足ADC采集的要求.信號(hào)采集電路按照上位機(jī)設(shè)置的參數(shù)將數(shù)據(jù)由模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量,然后經(jīng)由ARM/FPGA組成的CPU模塊讀出后再傳送給上位機(jī)PC.同時(shí),CPU模塊需要根據(jù)上位機(jī)接收上位機(jī)發(fā)出的控制命令和采集參數(shù)對(duì)ADC的采集時(shí)序進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理和緩存.

    圖1 雙通道磁共振噪聲采集裝置結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 Block diagram of the two-channel MRS noise collector

    使用噪聲采集裝置開展野外噪聲采集實(shí)驗(yàn)前,首先需要對(duì)設(shè)計(jì)的儀器進(jìn)行室內(nèi)的測(cè)試和評(píng)估,以確定儀器的可靠性和穩(wěn)定性,圖2為室內(nèi)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)圖.

    圖2 室內(nèi)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)圖Fig.2 Laboratory testing

    使用兩個(gè)35匝直徑為30 cm的小線圈并列放置進(jìn)行室內(nèi)噪聲采集,采集裝置連續(xù)工作,每隔1個(gè)小時(shí)記錄一次室內(nèi)噪聲,從上午9時(shí)到下午20時(shí)共記錄12組數(shù)據(jù),圖3為其中任意一組噪聲數(shù)據(jù)的測(cè)試結(jié)果.圖3a和b為線圈1采集的噪聲時(shí)域和頻域結(jié)果,圖3c和d為線圈2采集的噪聲時(shí)域和頻域結(jié)果.可以看出,除了都含有的比較強(qiáng)的2000 Hz和3000 Hz噪聲干擾以外,再對(duì)2000~3000 Hz之間的噪聲頻譜放大后進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)采集到的其他噪聲頻率成分也比較一致.由于噪聲空間分布不均勻,兩個(gè)線圈距離噪聲干擾源的位置存在差異,因此,不同頻率的噪聲干擾強(qiáng)度略有差異,但兩個(gè)線圈采集的噪聲數(shù)據(jù)在時(shí)域中幅度基本相同,在頻域中噪聲頻率相關(guān)性也比較強(qiáng),兩通道具有較高的一致性,可滿足噪聲采集要求.

    另外,計(jì)算兩個(gè)線圈采集噪聲數(shù)據(jù)的均方根值(Root Mean Square,RMS),用RMS(Ti,Pj)表示i時(shí)刻j測(cè)點(diǎn)噪聲的強(qiáng)度:

    圖3 噪聲采集裝置的室內(nèi)測(cè)試結(jié)果 (a) 線圈1的時(shí)域噪聲; (b) 線圈1的頻域噪聲; (c) 線圈2的時(shí)域噪聲; (d) 線圈2的頻域噪聲.Fig.3 Laboratory testing results of the noise collector (a) Data of the NoiseRx Coil 1 in time domain; (b) Data of NoiseRx Coil 1 in frequency domain; (c) Data of the NoiseRx Coil 2 in time domain; (d) Data of NoiseRx Coil 2 in frequency domain.

    (1)

    式中,n表示(Ti,Pj)時(shí)噪聲數(shù)據(jù)的長度,即數(shù)據(jù)的總點(diǎn)數(shù);u表示每一數(shù)據(jù)點(diǎn)的電壓值.表1為兩個(gè)通道噪聲數(shù)據(jù)的RMS值及其比值,表中用RMS(Ti,P1)代表線圈1采集的噪聲數(shù)據(jù)的RMS值,用RMS(Ti,P2)代表線圈2采集的噪聲數(shù)據(jù)的RMS值.

    表1 噪聲采集通道1和通道2的RMS值及其比值Table 1 RMS of the noise data recording by Coil 1 and Coil 2

    為了更加直觀地比較兩個(gè)通道噪聲數(shù)據(jù)的RMS值并反映噪聲的時(shí)間特性,將一天中不同時(shí)刻記錄的共12組數(shù)據(jù)的情況表示為圖4.圖4a中黑色和藍(lán)色折線分別代表線圈1和線圈2采集的噪聲數(shù)據(jù)的RMS值,圖4b中紅色折線代表兩者在不同時(shí)刻的比值,灰色表示平均值.從圖中可以看出,受噪聲空間相異性的影響,兩個(gè)線圈采集的噪聲強(qiáng)度略有差異,但差異很小,其比值約為1并接近平均值.這進(jìn)一步說明了兩個(gè)通道具有較高的一致性,可在此基礎(chǔ)上將研制的噪聲采集裝置應(yīng)用于野外實(shí)驗(yàn)采集環(huán)境中的電磁噪聲并得到噪聲分布結(jié)果.然而,由于不同時(shí)刻噪聲強(qiáng)度不同,要想得到噪聲分布結(jié)果,需要使用提出的雙通道參考技術(shù)將不同時(shí)刻的噪聲強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為同一時(shí)刻的噪聲強(qiáng)度,以克服噪聲時(shí)變性對(duì)噪聲分布結(jié)果準(zhǔn)確性的影響.

    圖4 噪聲強(qiáng)度隨時(shí)間的變化情況 (a) 噪聲的RMS值; (b) 兩通道RMS的比值及其平均值.Fig.4 The energy of noise varies with time (a) RMS of noise; (b) RMS ratio between the two channels and its mean value.

    1.2 噪聲參考技術(shù)原理

    為得到已知測(cè)區(qū)內(nèi)的電磁噪聲分布結(jié)果,需要計(jì)算不同測(cè)點(diǎn)在同一時(shí)刻的電磁噪聲強(qiáng)度,然而,噪聲強(qiáng)度隨時(shí)間的推移而不斷變化(如圖4所示),利用噪聲采集儀記錄的噪聲具有時(shí)變性.為了克服噪聲時(shí)變性對(duì)噪聲分布結(jié)果的影響,本文提出雙通道參考技術(shù),忽略噪聲空間相異性的影響,利用源幅度比(Source Amplitude Ratio,SAR)根據(jù)選定測(cè)點(diǎn)在已知時(shí)刻的噪聲強(qiáng)度推導(dǎo)該測(cè)點(diǎn)在某一未知時(shí)刻的噪聲強(qiáng)度,SAR定義為

    (2)

    式中,RMS(Ti,Pj)表示Pj測(cè)點(diǎn)在Ti時(shí)刻的噪聲強(qiáng)度,RMS(T0,Pj)表示Pj測(cè)點(diǎn)在T0時(shí)刻的噪聲強(qiáng)度,SAR(Ti)表示Pj測(cè)點(diǎn)在Ti時(shí)刻的噪聲強(qiáng)度與在T0時(shí)刻的噪聲強(qiáng)度之比.而測(cè)得的噪聲強(qiáng)度可以用噪聲源產(chǎn)生的噪聲強(qiáng)度與噪聲源距離測(cè)點(diǎn)的位置關(guān)系表示:

    RMS(Ti,Pj)=AS(Ti)·R(rj),

    (3)

    式中,AS(Ti)為電磁噪聲源在Ti時(shí)刻產(chǎn)生的噪聲強(qiáng)度,rj為噪聲源距離測(cè)點(diǎn)Pj的距離,R(rj)表示位置關(guān)系函數(shù).假設(shè)噪聲源為無線長導(dǎo)線,測(cè)點(diǎn)Pj與噪聲源的位置關(guān)系R(rj)可表示為R(rj)=1/rj,即測(cè)點(diǎn)距離噪聲源越遠(yuǎn),噪聲源在測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲干擾越小.結(jié)合式(3),兩個(gè)不同測(cè)點(diǎn)同一時(shí)刻的噪聲強(qiáng)度之比可表示為

    (4)

    由式(4)可知,同一時(shí)刻不同測(cè)點(diǎn)的噪聲強(qiáng)度之比是一個(gè)與位置有關(guān)的量,測(cè)點(diǎn)已知時(shí),比值為常量,即噪聲源在兩個(gè)不同測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲干擾強(qiáng)度具有一定的相關(guān)性,可等效替換.因此,當(dāng)測(cè)點(diǎn)Pj在T0時(shí)刻以及測(cè)點(diǎn)Pj和Pk在Ti時(shí)刻的噪聲強(qiáng)度已知時(shí),那么,T0時(shí)刻測(cè)點(diǎn)Pk的噪聲強(qiáng)度可表示為

    (5)

    1.3 基于雙通道參考技術(shù)的噪聲分布計(jì)算方法

    雙通道噪聲采集裝置一次能同時(shí)記錄兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的電磁噪聲,逐一對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)所有測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,再依據(jù)噪聲參考技術(shù)推導(dǎo)所有測(cè)點(diǎn)在同一時(shí)刻的噪聲情況,最后計(jì)算得到測(cè)區(qū)噪聲分布.下面結(jié)合噪聲采集示意圖對(duì)計(jì)算原理進(jìn)行分析.

    如圖5所示,在測(cè)區(qū)內(nèi)選定P1、P2、P3等若干測(cè)點(diǎn),為了計(jì)算這些測(cè)點(diǎn)在同一時(shí)刻的噪聲強(qiáng)度,先使用噪聲采集裝置同時(shí)記錄P1和P2位置的噪聲,假設(shè)此時(shí)為T0時(shí)刻,經(jīng)式(1)計(jì)算得到RMS(T0,P1)和RMS(T0,P2).再改變線圈位置同時(shí)記錄P2和P3位置的噪聲,記此時(shí)為T1時(shí)刻,再經(jīng)過式(1)計(jì)算可得到RMS(T1,P2)和RMS(T1,P3).為了得到T0時(shí)刻P3位置的噪聲RMS值,利用噪聲參考技術(shù),由式(5)可得:

    (6)

    同理,依次對(duì)剩余測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,利用噪聲參考技術(shù)即可得到T0時(shí)刻所有選定測(cè)點(diǎn)的噪聲RMS值,如圖6.

    圖5 噪聲采集示意圖Fig.5 Schematic diagram of noise collecting

    圖6 基于參考技術(shù)的噪聲RMS推導(dǎo)脈絡(luò)圖Fig.6 Road map of noise-RMS based on reference technique

    2 電磁噪聲分布探究實(shí)驗(yàn)

    為了驗(yàn)證使用基于雙通道參考技術(shù)對(duì)電磁噪聲分布結(jié)果計(jì)算的有效性,在長春市文化廣場(chǎng)旁的足球場(chǎng)內(nèi)開展測(cè)試實(shí)驗(yàn).測(cè)區(qū)東側(cè)為寬闊的廣場(chǎng),測(cè)區(qū)南側(cè)緊鄰一條廣場(chǎng)步行街道,該街道路面下埋有輸電線,測(cè)區(qū)西側(cè)為行車街道和居民區(qū),測(cè)區(qū)北側(cè)為一片小樹林.在185 m×110 m的測(cè)區(qū)內(nèi)等間距選取20個(gè)測(cè)點(diǎn),采用課題組自主研制的雙通道磁共振噪聲采集裝置(圖7a)記錄選定測(cè)點(diǎn)的電磁噪聲.兩個(gè)測(cè)點(diǎn)為一組,通過使用兩個(gè)大小相同的2 m×2 m的單匝線圈(圖7b和c)依次采集所有測(cè)點(diǎn)的電磁噪聲.

    圖7 噪聲測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)圖 (a) 雙通道磁共振噪聲采集裝置; (b) 噪聲采集線圈1; (c) 噪聲采集線圈2.Fig.7 Noise collecting site (a) Two-channel MRS noise collector; (b) NoiseRx Coil 1; (c) NoiseRx Coil 2.

    圖8為足球場(chǎng)噪聲測(cè)試數(shù)據(jù).圖8a和b中的藍(lán)色線表示原始噪聲數(shù)據(jù),由于該試驗(yàn)測(cè)區(qū)位于市中心,附近有居民區(qū)、街道、輸電線等噪聲源,因此該噪聲數(shù)據(jù)含有嚴(yán)重的工頻諧波噪聲成分,經(jīng)過計(jì)算,原始噪聲數(shù)據(jù)的RMS值為8161.8 nV.為了進(jìn)一步計(jì)算除工頻諧波噪聲外的其他噪聲,由于同時(shí)進(jìn)行噪聲采集的兩個(gè)線圈中的工頻諧波噪聲具有較強(qiáng)的噪聲相關(guān)性,本文運(yùn)用頻率域噪聲抵消算法(Müller-Petke and Costabel, 2014),得到原始噪聲數(shù)據(jù)的參考噪聲,如圖8c所示,圖8d為參考噪聲的頻譜.經(jīng)過計(jì)算,參考噪聲的RMS值為7557.6 nV,參考噪聲強(qiáng)度接近原始噪聲強(qiáng)度,進(jìn)一步反映了該測(cè)區(qū)工頻諧波噪聲干擾嚴(yán)重.再從原噪聲數(shù)據(jù)中去除參考噪聲即為剩余噪聲數(shù)據(jù),如圖8a和b中紅色線所示.同樣計(jì)算后得到該剩余噪聲強(qiáng)度為670.4 nV,工頻諧波噪聲成分得到了較好的去除.使用該方法依次得到所有測(cè)點(diǎn)的原始噪聲數(shù)據(jù)、參考噪聲數(shù)據(jù)和抑制工頻諧波噪聲后的數(shù)據(jù),再運(yùn)用噪聲參考技術(shù)推導(dǎo)這三類數(shù)據(jù)在同一時(shí)刻的RMS值并得到噪聲分布結(jié)果.

    圖9a為經(jīng)過推導(dǎo)原始電磁噪聲強(qiáng)度的分布結(jié)果,可見該測(cè)區(qū)的東南方向噪聲最強(qiáng),西側(cè)的電磁噪聲強(qiáng)度較之稍弱,北側(cè)的電磁噪聲最弱.圖9b為經(jīng)過推導(dǎo)工頻諧波噪聲分布結(jié)果,由于測(cè)區(qū)南側(cè)緊鄰的步行街道下方鋪設(shè)了電力輸電線,東側(cè)又是市民活動(dòng)集中的廣場(chǎng),有音響、照明等諧波噪聲干擾源,因此該噪聲分布結(jié)果表現(xiàn)為測(cè)區(qū)南側(cè)和東側(cè)的工頻諧波噪聲最強(qiáng).由于工頻諧波的噪聲強(qiáng)度和原始噪聲數(shù)據(jù)的噪聲強(qiáng)度相當(dāng),可見,該測(cè)區(qū)的主要電磁噪聲干擾源為工頻諧波噪聲.從原始噪聲數(shù)據(jù)中去除該工頻諧波噪聲后的剩余電磁噪聲分布結(jié)果如圖9c所示.剩余噪聲強(qiáng)度分布仍然不均勻,由于廣場(chǎng)的人為活動(dòng)產(chǎn)生噪聲較復(fù)雜,因此,該方位的噪聲仍然相對(duì)較強(qiáng);而測(cè)區(qū)北側(cè)為一片小樹林,幾乎沒有明顯的電磁噪聲源,因此,該方位的電磁噪聲最弱.以上噪聲分布結(jié)果和測(cè)區(qū)周圍噪聲源產(chǎn)生的干擾情況比較吻合,故基于雙通道參考技術(shù)的磁共振電磁噪聲分布結(jié)果準(zhǔn)確可信,可用于實(shí)際磁共振地下水探測(cè)實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)前對(duì)噪聲進(jìn)行測(cè)量,對(duì)進(jìn)一步有效開展磁共振地下水探測(cè)實(shí)驗(yàn)具有實(shí)踐指導(dǎo)作用.

    3 結(jié)論

    針對(duì)電磁噪聲空間分布不均勻時(shí),無法運(yùn)用“8”字形線圈或帶參考線圈的噪聲抵消等方法取得較好消噪效果的問題,本文提出使用基于雙通道參考技術(shù)計(jì)算磁共振地下水探測(cè)電磁噪聲分布結(jié)果的方法,建立噪聲參考技術(shù)原理表達(dá)式,利用雙通道磁共振噪聲采集裝置采集環(huán)境中的電磁噪聲,實(shí)現(xiàn)了不受噪聲時(shí)變性影響的電磁噪聲分布結(jié)果的計(jì)算問題.

    通過室內(nèi)測(cè)試驗(yàn)證及室外環(huán)境中的電磁噪聲采集與分布實(shí)驗(yàn),得到如下結(jié)論:

    圖8 足球場(chǎng)噪聲測(cè)試數(shù)據(jù) (a) 線圈接收的原始噪聲數(shù)據(jù)和抑制工頻諧波噪聲后的剩余噪聲數(shù)據(jù); (b) 原始噪聲數(shù)據(jù)頻譜和剩余噪聲數(shù)據(jù)頻譜; (c) 運(yùn)用參考噪聲抵消算法得到的參考噪聲; (d) 參考噪聲頻譜.Fig.8 The collecting noise data on the football field (a) The original noise data collected by coil and the remaining noise data after power line harmonic noise cancellation; (b) The spectrum of the original noise data and the spectrum of the remaining noise data; (c) A replica of noise; (d) The spectrum of the replica of noise.

    圖9 足球場(chǎng)電磁噪聲測(cè)試示意圖及電磁噪聲分布結(jié)果 (a) 原始電磁噪聲數(shù)據(jù)的分布結(jié)果; (b) 工頻諧波噪聲數(shù)據(jù)的分布結(jié)果; (c) 抑制工頻諧波噪聲后的 剩余噪聲數(shù)據(jù)的分布結(jié)果; (d) 足球場(chǎng)電磁噪聲測(cè)試示意圖.Fig.9 Schematic diagram of noise collecting on the football field and distribution of electromagnetic noise (a) Distribution of the original electromagnetic noise; (b) Distribution of the power-line harmonic noise; (c) Distribution of the remaining noise after harmonic noise cancellation; (d) Schematic diagram of noise collecting on the football field.

    (1)雙通道磁共振噪聲采集裝置的室內(nèi)測(cè)試與評(píng)估實(shí)驗(yàn)表明,儀器的兩通道具有較高的一致性,可以滿足噪聲采集要求,另外,環(huán)境中電磁噪聲的強(qiáng)度隨時(shí)間的變化而變化.

    (2)為了克服噪聲時(shí)變性對(duì)分布結(jié)果的影響,提出噪聲參考技術(shù)并建立噪聲參考表達(dá)式,利用噪聲參考技術(shù)能得到所有測(cè)點(diǎn)在同一時(shí)刻的噪聲干擾情況.

    (3)室外環(huán)境下電磁噪聲測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于雙通道參考技術(shù)的電磁噪聲分布結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性和可信度,可在實(shí)際地下水探測(cè)實(shí)驗(yàn)前得到電磁噪聲分布情況,探究電磁噪聲的空間分布規(guī)律.

    本文提出的電磁噪聲分布結(jié)果計(jì)算方法在磁共振地下水探測(cè)前,采用自主研制的雙通道噪聲采集裝置采集測(cè)區(qū)電磁噪聲,通過雙通道參考技術(shù)推導(dǎo)同一時(shí)刻的測(cè)區(qū)噪聲分布情況,電磁噪聲的分布結(jié)果可指導(dǎo)磁共振地下水探測(cè)實(shí)驗(yàn)選擇最佳的線圈鋪設(shè)方式,提高依賴噪聲空間分布特性的消噪算法的消噪效果,也能避開強(qiáng)噪聲干擾區(qū)域選擇合適的探測(cè)位置,提高探測(cè)效率.但是本文提出的噪聲參考技術(shù)僅考慮了噪聲的時(shí)變性,后續(xù)研究可以考慮將噪聲的時(shí)間變化性和空間變化性相結(jié)合進(jìn)行聯(lián)合分析解釋,以期獲得更為精準(zhǔn)的噪聲分布結(jié)果.

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