核磁共振找水仪原理

近日，吉林省科技发展计划重大项目——JLMRS-I型核磁共振找水仪通过该省科技厅组织的专家鉴定。该项目由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承担，是我国具有完全知识产权的新型高科技产品。 　　核磁共振技术是目前世界上唯一的可直接找水的地球物理新方法，与传统方法相比，无需打钻，是一种无损探测。据介绍，该款核磁共振找水仪首次提出一种新方法，解决了核磁共振探测地下水最大深度为150米的技术瓶颈和基岩裂隙水准确定井位的难题，在西南特大旱灾的红层下基岩裂隙找水等应用中发挥了重要作用。(石明山)

云南网2010年04月21日讯，随着大股清亮的水涌出地面，云南省陆良县小百户镇兴隆村干裂多月的土地首次被水浸湿。这是吉林大学利用我国自主研发的核磁共振找水仪找到并出水的我省首口“科技井”，日出水80方的水井将解决兴隆村2500多人和4000头大牲畜的饮水问题。目前，核磁共振找水仪已在全省7个县区找到含地下水的地点15个，其中有9个已确定打井位，预计不久10口“科技井”将全部出水。 　　在科技部“南方抗旱科技行动方案”的支持下，结合云南省急需在旱区找水打井的需求，科技部推荐了吉林大学承担的“十一五”国家科技支撑计划课题成果——核磁共振找水仪，帮助我省旱区找水。作为目前世界上唯一的直接找水的地球物理新方法，核磁共振技术可精确测出含水层和出水量。省科技厅划拨科技专项经费100万元，计划在全省旱区打井10口。受省科技厅委托，吉林大学项目组的7位专家带着仪器辗转我省各地，耗时20多天，在陆良、宣威、会泽、禄丰、楚雄、文山、富宁、五华区、寻甸等县市区测点41个，找到含地下水点位15个。

2010年8月26日，国家质检总局科技司、科技部条财司、教育部科技司组织专家在长春对吉林大学、水利部牧区水利科学研究所、北京科创海光仪器公司共同承担的“十一五”国家科技支撑计划项目《科学仪器设备研制与开发》“核磁共振找水仪的研制与开发”课题进行了验收。国家质检总局科技司领导、科技部条财司领导、教育部科技司科技处领导、吉林省科技厅领导出席并全程参加了验收会议，来自中国水利水电科学研究院、中国科学院电工研究所、沈阳军区司令部等部门的验收专家组成员、吉林大学领导、课题组成员和有关媒体记者共40余人参加了会议。 　　验收工作以王浩院士为组长的验收技术专家组、以吴波尔副主任为组长验收财务专家组、以金能强为组长的测试专家组认真审阅了课题验收有关材料，验收专家组听取了课题总体执行情况报告、技术研究报告、财务验收申请报告、测试专家组的技术测试报告，审阅了课题验收材料，实地进行了考察，经过质询及认真讨论，验收专家组一致认为：自主研制成功的核磁共振找水仪填补了国内空白，经在内蒙、西南抗旱和蒙古国等国家和地区的地下找水实际应用中检验，其技术指标超过了国际唯一商品化仪器NUMISPLUS的性能指标，在相同叠加次数时的信噪比、探测灵敏度、大于150m的探测深度、抗干扰能力及其与瞬变电磁波场联合成像等方面处于国际领先地位。一致同意该课题通过验收。 　　课题围绕大功率交流脉冲激励技术、地下水弱信号检测与鉴别技术、适用多个含水层的反演技术及解释技术、野外找水对比试验与应用示范、核磁共振(MRS)与瞬变电磁(TEM)联用仪的样机研制与开发、野外仪器的稳定性和可靠性研究及可产业化样机的研制与开发等方面展开研究，取得的主要成果包括： 　　1、自主研制成功国内第一台JLMRS-I型核磁共振找水仪，采用同一线圈进行发射与接收，实现了470安培的强电流发射系统、快速开关切换高Q值电路和极微弱地下水核磁共振信号的工频谐波干扰抑制电路，提出了极微弱信号的检测方法与标定装置，研制出IGBT桥路及驱动保护电路的检测装置。 　　2、研发了将核磁共振测试数据与水文地质参数联合解释的数据处理方法，研制出核磁共振找水仪反演算法及软件，根据核磁共振信号的初始振幅、弛豫时间、初始相位以及电流脉冲矩等参数计算出地下含水层的深度、含水量、孔隙度等水文地质信息。 　　3、首次提出了一种核磁共振与瞬变电磁双波场联合成像探测的方法，突破性地解决了MRS探测地下水最大深度为150m的技术瓶颈和基岩裂隙水准确定井位的难题，在内蒙二连浩特市的引水工程深层地下水探测评价和西南特大旱灾的红层下基岩裂隙找水等应用中发挥了重要作用。中央电视台3月29日焦点访谈栏目“寻找生命之水”、云南电视台(新闻)、光明日报、云南日报、新华网、中国军网、中国台湾网等多家媒体曾给予报道，取得良好的社会效益。 　　4、在吉林省农安县烧锅镇化东屯、扶余县五家站乡、长春市新立城镇腰高家窝铺、内蒙古四子王旗泉掌水库和供济堂等地与法国生产最先进的核磁共振找水仪器进行了对比探测，测试结果与打井验证结果吻合较好，并在内蒙、吉林、云南、贵州、广西和蒙古国等地进行了大量的地下水探测应用与示范，取得了显著的经济效益和社会效益。 　　目前，项目组进一步致力于研究核磁共振找水技术在隧道、堤坝渗漏等地质工程中的应用，这对于预测由地下水引发地质灾害具有重大的意义，以期产生巨大的社会经济效益和应用前景。