❶ 儀器測量操作
(一)選擇測量參數
開啟筆記本電腦,打開主控軟體。
1.參數設置
點擊主界面工具欄上的 進行初始化參數設置。其初始化參數中灰色項不需要用戶設置(圖4-2-14)。
選擇 測量T1,則為T1模式,同時測量T1、T2;
不選擇測量T1,則為T2模式,僅測量T2;
選擇 大功率電源模塊,控制電源箱輸出不同的電壓;
選擇 發射控制模塊,控制大功率發射;
選擇 放大器模塊,控制信號放大倍數;
選擇 模塊,測量發射電流電壓;
選擇 信號採集模塊,測量核磁共振信號;
選擇 控制LC諧振。
各參數說明見表4-2-1。
圖4-2-14 主控軟體參數設置界面
表4-2-1 參數初始化表
續表
圖4-2-15 系統初始化界面
固定項:不可變或者不需用戶設置的參數。
2.數據保存路徑設置
點擊參數設置菜單的設置(圖4-2-15)。
在彈出的對話框中,進行保存路徑設置。該路徑將存放所有的實驗數據,並且為測量的每一個日期創建一個文件夾。如果不進行該路徑設置,數據將默認保存在控制軟體的安裝路徑下Result文件夾內(圖4-2-16)。
3.測量初始脈沖矩
所謂激發脈沖矩,就是激發時間與激發電流的乘積。而在未測量時,並不知道發射電壓與電流的關系,因此,初始設置均默認線圈為1Ω電阻,按電壓和電流數值相等來設置。設置激發脈沖矩實際上是設置不同激發脈沖矩需要的發射電壓。通常測量100m所需的激發脈沖矩(Ams)為320、400、563、611、749、926、1122、1601、2117、2508、3044、3658、4435、5551、6633、7800;對應的激發電流(A)為8、10、14、15、18、23、28、40、52、62、76、91、110、138、165、195。在所設置的電壓下,經過發射後測得的真正的發射電流應該與這些值相近。故在測量過程中應不斷地校正這些設置值。
圖4-2-16 主控軟體數據保存路徑設置
初始設置:點擊參數設置窗口右下角的脈沖矩,出現如下窗口(圖4-2-17)。
儀器控制軟體提供了一些脈沖矩序列,可以直接載入。點擊載入可載入不同的脈沖矩序列,通常選擇如圖4-2-18所示。
打開後,點擊右下的「保存」按鈕,然後退出。這種選擇只是參考。
(二)測量步驟
1.串口確認
再次確認參數設置及儀器連接正確後,點擊探測儀控制軟體主界面工具欄上的 按鈕(圖4-2-19)。
如果主界面的狀態信息里串口狀態燈變紅則說明串口已打開。
圖4-2-17 主控軟體設置激發脈沖矩界面
圖4-2-18 主控軟體載入激發脈沖矩
2.開啟系統
開啟電源箱的系統開關,觀察主控箱上三個指示燈的狀態。綠色為狀態燈,紅色為電源燈,藍色為通訊燈。如果電源燈不亮,請迅速關閉電源,檢查連線。
3.設備檢測
點擊探測儀主控軟體主界面的 在界面左上動態信息顯示里觀察,所有設備是否正常或在儀器狀態信息欄中查看各模塊指示燈是否變紅。以下提示信息表示正常(圖4-2-20)。
圖4-2-19 主控軟體打開串口
圖4-2-20 儀器模塊檢測
若存在不正常,則迅速關閉電源,檢查線路後,重新開啟電源並進行設備檢測。
4.放大器設置
點擊 後,如圖4-2-21所示。
核磁共振地下水探測儀放大器分為兩種模式:一種是在工頻干擾嚴重的地區使用的陷波器的放大器,選用此模式時,選中陷波器,濾掉了一部分干擾,但也帶來一定的失真。另一種是工頻干擾較小的地區使用的無陷波器的放大器,此時沒有選中陷波器。通常使用不含陷波器的放大器設置。
圖4-2-21 主控軟體無陷波放大器設置
無陷波器放大器設置說明:
中心頻率:與激發頻率相同。
末級增益:1~16可選擇,通常選擇1。
配諧電容:選擇和配諧電容箱相同容值項。
輸出電平:0:0V,固定。
信號頻率:與激發頻率相同。
Q1、Q2:8~20,通常選10、15。Q1和Q2相同。
參數輸入完成後,開啟電源,點擊下載,此時在增益和帶寬的顯示框內將顯示放大器倍數和帶寬,如果沒有數據返回顯示,再次點擊下載後無任何反應,則應立即關閉電源,進行檢查。
有陷波器放大器設置如圖4-2-22所示。
圖4-2-22 主控軟體陷波放大器設置
陷波器中心頻率:與拉莫爾頻率相近的工頻奇次諧波,即50Hz的奇次諧波。例如當地拉莫爾頻率為2320Hz,則此處應設置為2350Hz;如果為2390Hz,此處也為2350Hz,而不是2400Hz。
末級增益:1~16可選擇,通常選擇1。
配諧電容:選擇和配諧電容箱相同容值項。
輸出電平:0:0V,固定。
信號頻率:與激發頻率相同。
Q1:8~20,通常選擇10、15。
Q2:固定為64不變。
圖4-2-23 儀器運行
參數輸入完成後,開啟電源,點擊下載,儀器正常則將放大器參數顯示出來。
5.系統運行
點擊探測儀主界面的「儀器操作」菜單內的「系統運行」,系統開始運行(圖4-2-23)。
每次測量第一次運行時主要觀察點如下:
1)主界面上「運行監視」欄里的激發電壓是否和所設置電壓一致,務必注意可能的誤設置,如主界面「運行監視」里的激發電壓與預設值不符合或是該處電壓值超出300V,應立即點擊「儀器操作」里的「停止運行」。激發電壓非常高時應立即關閉系統電源,防止損壞儀器;
2)觀察參數信息內的激發頻率、疊加次數、放大倍數等信息是否正確;
3)運行信息:觀察運行信息動態顯示窗口,不出現通訊錯誤等提示表示正常。
運行完一次後,注意觀察以下信息(圖4-2-24)。
圖4-2-24 主控軟體測量信號顯示區
如圖4-2-24中數字信息顯示分別表示如下。
Pulse1/16:已經測量脈沖矩個數/總脈沖矩個數;
Bad0Good2:當前脈沖矩測量,已測量的壞點(超出設定的測量范圍)個數和好點個數。
Noise(nV):2.50E+03Signal(nV):2.4OE+03:根據雜訊和信號的最大幅度設定合理的測量閾值。參數設置窗口裡的測量閾值與主界面里的「測量閾值」相同,因此在儀器運行時,直接在主界面改變測量閾值即可,更加方便操作。設置值為雜訊和信號中最大值的3~4倍即可。當雜訊幅度超過10000nV時,該點將不能測量,雜訊太大。
MaxCurrent(A):9.52MinCurrent(A):9.51:電流的最大與最小值,主要注意最大值。根據最大值,估計電壓與電流的關系,校正激發脈沖矩。
運行疊加幾次,觀察圖中初始信號,如果信號的開始部分信號較後面的信號幅值高出幾倍,則說明信號受繼電器影響。根據信號顯示橫坐標估計信號受影響的時間。停止運行,在參數設置中,更改信號的採集起始時間,將原來的起始時間和估計的受影響時間之和作為採集起始時間的新參數進行設置。
6.脈沖矩動態改變操作
測量之前選擇的脈沖矩序列,是由默認線圈等效電阻為1Ω,從而電壓與電流取同樣數值而得到的。但在不同的地點測量時,通常線圈等效電阻不是1Ω,故在測量過程中會不斷地改變將要測量的脈沖矩的值。
實際上設定脈沖矩的電壓值就是間接設定測量時應該發射的電流值,且200A左右即能夠測量100m深的含水層。
實際脈沖矩的值=40ms×發射電流(A)
預設脈沖矩的值=40ms×激發電壓(V)
核磁共振測量是利用電流形成的磁場激發地下水中氫質子。因此,對不同深度地層的測量即成為發射不同大小的電流。而發射電流的大小取決於電源電壓,因此,要進行激發脈沖矩的改變,或是說對探測深度的改變,就是對激發電壓的改變。在不同的地點,由於電感的改變,或電纜接頭接觸電阻的改變,導致了同一電壓發射出不同大小的電流。故在測量過程中,要仔細觀察在發射不同電壓時,特別是電壓超過70V時的發射電流,計算或估計出發射200~220A電流時電壓的大小,從而校正最後幾個大脈沖矩,重新設置大激發脈沖矩的值。電流與電壓的關系可近似按線性關系處理。
在測量過程中.要將設置脈沖矩盡量地接近設計脈沖矩。一般在電壓110V、脈沖矩4400Ams時,即能夠准確判斷電壓電流關系。假設此時實際發射的電流已經為140A,這個脈沖矩的值已經為140×40=5600Ams,而初始設計的下一個脈沖矩為138×40=5520Ams,這兩個脈沖矩已經接近,那麼下一個測量的脈沖矩就應該調整為165×40=6600Ams。可以計算出發射165A的電流應該需要的電壓=165×(110V/140)。設置這個激發電壓即可。同樣計算出195A的對應電壓。將不合理的脈沖矩修正。
進一步改進,可以在一個測點測量前,先試發射若干次電流,測量這個電流,由軟體自動調整電源電壓設定值,以使其滿足發射脈沖矩對電流的要求。存儲這個電壓與電流的比率,由此決定該測點所有脈沖矩的電壓。
圖4-2-25 疊加次數設置
7.動態調整疊加次數
在實際測量過程中,由於信號的強弱和環境雜訊的變化,疊加同樣的次數得到的信噪比不一樣。為了追求可信的信號,需要信噪比達到一定的要求,而當信噪比達不到測量要求且雜訊大時,應該增加疊加次數。通常雜訊在80nV以下時,認為測得的信號可靠。疊加次數可在主界面中調整如圖4-2-25所示。