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

　　第六章采集模塊實(shí)測結(jié)果

　　本章主要對所設(shè)計(jì)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(nèi)模擬核磁共振信號的測試，提取了模擬信號的關(guān)鍵參數(shù)。最后模塊與JLMRS找水系統(tǒng)結(jié)合，在野外測得大量的實(shí)際數(shù)據(jù)，提取了信號的關(guān)鍵參數(shù)，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的包絡(luò)采集模塊的穩(wěn)定性與一致性。

　　6.1室內(nèi)測試結(jié)果

　　室內(nèi)測試主要包括本底噪聲測試、標(biāo)準(zhǔn)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(jié)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。

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

　　測試儀器：PC機(jī)

　　采集時間：256ms

　　測試結(jié)果：如圖6.1所示，黑色曲線為第一次采集波形，藍(lán)色曲線為第二次采集波形。

　　從測試結(jié)果可以看出，采集到的噪聲幅度小于2nV，由于主控軟件設(shè)置的放大倍數(shù)為10000000倍，折算到輸入端，本底噪聲在10mV以內(nèi)。本底噪聲來源于開關(guān)電源、本身高頻電路和測試環(huán)境。特別是在室內(nèi)交流電網(wǎng)比較復(fù)雜的條件下，工頻噪聲極其嚴(yán)重。本測試為室內(nèi)測試信號的幅度大小提供了參考。

　　6.1.2標(biāo)準(zhǔn)正弦信號測試及結(jié)果分析

　　1、標(biāo)準(zhǔn)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。

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

　　測試儀器：PC機(jī)、信號發(fā)生器

　　采集時間：256ms

　　測試結(jié)果：如圖6.2所示，黑色曲線為第一次采集波形，藍(lán)色曲線為第二次采集波形。

　　由測試結(jié)果可以看出，采集模塊準(zhǔn)確地測得正弦波的包絡(luò)。設(shè)定的正弦波幅度為1V，測試結(jié)果為70nV.本測試為核磁共振信號采集模塊的參數(shù)標(biāo)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(wěn)定工作，達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果，同時也驗(yàn)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(shè)置分別為2326Hz、2327Hz、2328Hz、2329Hz、2330Hz、2340Hz時，主控軟件控制采集2次。

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

　　測試儀器：PC機(jī)、信號發(fā)生器

　　采集時間：256ms

　　測試結(jié)果：如圖6.3所示，黑色曲線為第一次采集波形，藍(lán)色曲線為第二次采集波形。

　　由測試結(jié)果可以看出，當(dāng)輸入信號和參考信號出現(xiàn)頻率偏差時，采集到的信號包絡(luò)中會把這種誤差體現(xiàn)出來，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)過低通濾波器衰減后，不能完全忽略不計(jì)，還是會對采集結(jié)果造成一定的影響。

　　將測試結(jié)果經(jīng)過數(shù)據(jù)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(jié)果如表6.1所示。

　　由測試結(jié)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以內(nèi)時，核磁共振信號采集模塊采集信號幅度的誤差在2%以內(nèi)，工作穩(wěn)定可靠，而且重復(fù)性很好。

　　6.1.3模擬MRS信號測試及結(jié)果分析

　　1、標(biāo)準(zhǔn)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。

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

　　測試儀器：PC機(jī)、MRS信號源

　　采集時間：256ms

　　測試結(jié)果：如圖6.4所示，藍(lán)色曲線為信號波形，黑色曲線為噪聲波形。

　　由測試結(jié)果可以看出，核磁共振信號采集模塊能夠準(zhǔn)確地采集模擬MRS信號的包絡(luò)，達(dá)到了預(yù)期的目的。MRS信號源產(chǎn)生的模擬MRS信號的參數(shù)為E0 = 700mV，T2* = 200ms.對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，得到E0 = 699.6mV，T2* = 201.3ms，誤差均在2%以內(nèi)。

　　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(shè)置分別為2326Hz、2327Hz、2328Hz、2329Hz、2330Hz、2340Hz時，主控軟件控制采集。

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

　　測試儀器：PC機(jī)、MRS信號源

　　采集時間：256m

　　s測試結(jié)果：如圖6.5所示，藍(lán)色曲線為信號波形，黑色曲線為噪聲波形。

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

　　由測試結(jié)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以內(nèi)時，核磁共振信號采集模塊工作穩(wěn)定可靠，而且重復(fù)性很好。當(dāng)頻差變大時，T2*的提取受到的影響更大一點(diǎn)，誤差也越大。

　　6.1.4室內(nèi)測試總結(jié)

　　經(jīng)過對核磁共振信號采集模塊的測試，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的采集模塊的可行性。通過與所設(shè)定的信號參數(shù)對比，驗(yàn)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以內(nèi)，為野外試驗(yàn)提供了參考。同時通過大量的室內(nèi)測試，也驗(yàn)證了核磁共振采集模塊的穩(wěn)定性與一致性，為本采集模塊的野外試驗(yàn)做好了充足的準(zhǔn)備。

　　6.2野外試驗(yàn)結(jié)果

　　采集模塊測試通過后，與JLMRS找水系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)行了大量的野外試驗(yàn)。圖6.6所示為在長春燒鍋鎮(zhèn)一個測點(diǎn)發(fā)射電流分別為23A、28A、42A、56A時并疊加24次時的信號和噪聲波形，藍(lán)色曲線為信號波形，黑色曲線為噪聲波形。

　　經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，得到的參數(shù)提取結(jié)果如表6.3所示。

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

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