基于双通道参考技术的磁共振地下水探测电磁噪声分布规律研究

林婷婷， 于思佳， 么晓康， 韦萌， 张扬

吉林大学仪器科学与电气工程学院/地球信息探测仪器教育部重点实验室， 长春 130026

0 引言

我国地下水资源蕴藏丰富，但是总体开采程度较低，仍具有相当的利用潜力(陈家琦，1995；王瑗等，2008；刘绍琼，2015).磁共振地下水探测方法(Magnetic resonance sounding, 简记为MRS)具有非侵入直接探测地下水的优势，不打钻就能确定地下含水层的深度、含水量大小及介质孔隙度等信息(Schirov et al., 1991；Legchenko et al., 2002；Behroozmand et al., 2015)，近年来在我国的地下水勘探领域取得了很好的应用效果(林君等，2011).其探测原理与医学核磁技术相同(王礼等，2017)，均是测量氢质子的拉莫尔进动(Hertrich, 2008).然而，地磁场强度微弱(0.05 mT)，是医学场强的五万分之一；待测信号仅为纳伏级(1 nV = 10-9V)，且探测过程中电磁噪声无法屏蔽，微弱的MRS信号淹没在强电磁噪声中难以提取.如果噪声不能得到有效的去除，会导致后续水文参数解释不准确，这是制约MRS方法应用与发展的主要因素(张荣等，2006；Müller-Petke et al., 2016).

最早的磁共振地下水探测仪采用单一线圈模式，发射线圈和接收线圈分时复用同一线圈.通过将线圈铺设成“8”字形，利用两个大小相同的线圈中信号异向、噪声同向，反向相接以抵消噪声干扰(Trushkin et al., 1994).当“8”字形线圈的铺设走向与噪声源平行时，两个线圈中噪声强度相等，此时的噪声抵消效果最好.但实际探测中受多噪声源的影响，电磁噪声分布不均匀，故选择不同测量地点或改变“8”字形线圈的铺设方向消噪效果差异较大.伴随着多通道磁共振地下水探测仪的研制(Walsh，2008)，可采用时间域或频率域噪声抵消方法抑制噪声干扰(Dalgaard et al., 2011, 2013；……