基于地面核磁共振阵列线圈的二维qt反演方法研究

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1、基于地面核磁共振阵列线圈的二维QT反演方法研究ResearchofTwo-dimensionQTInversionMethodbasedonArrayLoopforSurfaceMagneticResonanceSounding作者姓名：齐鑫专业名称：测试计量技术及仪器指导教师：林君教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月1日摘要基于地面核磁共振阵列线圈的二维QT反演方法研究地面核磁共振测深技术凭借对地下水直接探测和定量评估的优势成为一种快速兴起的现代地球物理找水方法，近年来在探索开采地下淡水资源和预防水灾害方面得到广泛应用。但是，针对地质构造复杂、地下水非层状不均匀分布的二维核磁

2、共振探测方法仍不成熟，存在发射/接收分离线圈多次测量综合成像耗时过长、工作效率低和二维初始振幅反演信号数据利用率低、只能得到含水反演结果的问题。为了解决这些问题，本文开展了阵列式测量模式的分辨率和成像效果研究；提出了利用全部的矩核磁共振探测包络信号进行反演的二维QT反演方法（Q-TimeInversion，简称QT），这种反演方法能够有效利用所有激发脉冲和探测时间得到的核磁共振信号，完成弛豫时间和含水量双参数的核磁共振成像；最后利用阵列式测量模式进行数值仿真和对实测核磁共振数据进行数据处理，对比分析二维初始振幅反演方法、二维单指数QT反演方法和二维多指数QT反演方法的核磁共振成像结果。针

3、对二维核磁共振探测时接收和发射线圈沿测线移动多次测量效率低的问题，根据阵列式测量理论，本文提出了三组不同的线圈类型和线圈尺寸的铺设方案，构造了一个具有多个含水体的复杂含水模型，分别计算和分析三组线圈的的分辨率和成像效果，结果表明阵列式测量模式能够提高工作效率，不同的线圈尺寸和测量模式具有不同的优势，根据实际需要采用不同的测量方案。针对二维初始振幅反演利用拟合得到的初始振幅进行数据解释，未考虑弛豫时间等信息的问题，基于核磁共振信号的指数特性和全部的包络数据，提出并推导了针对单个弛豫时间的二维单指数QT反演方法和针对多个弛豫时间的二维多指数QT反演方法，通过矩阵转换成一般形式并给出求解方法。

4、二维QT反演（二维单指数QT反演和二维多指数QT反演）实现了含水量和弛豫时间双参数成像，能够更加准确地反应地下水赋存信息。通过构造数值模型，分别利用二维初始振幅反演、二维单指数QT反演和二维多指数QT反演进行数据解释，对比分析三种反演方法的成像结果。I最后，利用德国北部的Eddelstorf地区阵列式测量核磁共振数据，分别采用二维初始振幅反演、二维单指数QT反演和二维多指数QT反演方法进行数据处理，与地质资料进行对比，验证二维单指数QT反演方法和二维多指数QT反演方法的有效性。采用阵列式测量模式和二维QT反演方法能够实现缩短探测时间、提高测量效率和对具有多种弛豫时间的复杂含水构造的弛豫时

5、间和含水量双参数成像，并通过实例验证了测量方式和反演方法的优越性和实用性，对二维核磁共振探测技术的应用具有指导意义。关键词：核磁共振，阵列线圈，分辨率分析，二维QT反演，弛豫时间IIAbstractResearchofTwo-dimensionQTInversionMethodbasedonArrayLoopforSurfaceMagneticResonanceSoundingSurfacenuclearmagneticresonancesounding（MRS）technologyhasbecomearapidlyrisingmoderngeophysicalmethodforgrou

6、ndwaterexplorationwiththeadvantagesofdirectdetectionandquantitativeassessment.Inrecentyearsitiswidelyusedintheexplorationofundergroundfreshwaterandpreventionofwaterdisaster.However,thereisstillalotofworktodofortwo-dimensionalnuclearmagneticresonancesoundingmethodusingoncomplicatedgeologicalstruct

7、ureandnon-layeredinhomogeneousdistributedgroundwater.Themainproblemsare,ontheonehand,themethodthatrepeatedlyusingseparatetransmitter/receivercoilstomeasureforintegratedimagingistootimeconsumingandlowworkefficiency,onth