亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        隧道支護(hù)架對(duì)核磁探測(cè)影響的研究

        2014-12-23 00:51:26王應(yīng)吉趙治輝孫淑琴
        實(shí)驗(yàn)室研究與探索 2014年8期
        關(guān)鍵詞:鐵架電感線圈

        王應(yīng)吉, 趙治輝, 林 君, 孫淑琴

        (吉林大學(xué) 地球信息探測(cè)儀器教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春130061)

        0 引 言

        核磁共振是指當(dāng)射頻磁場(chǎng)頻率滿足一定條件時(shí),原子核系統(tǒng)中的核子在穩(wěn)定磁場(chǎng)和射頻磁場(chǎng)的共同作用下,吸收射頻磁場(chǎng)的能量產(chǎn)生共振躍遷[1],該方法能直接探測(cè)地下某一水層中的氫質(zhì)子,具有快速、直接、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)[2],在地下水探測(cè)過(guò)程中取得了很好的效果[3]。核磁共振隧道涌水超前探測(cè)技術(shù)具有探測(cè)速度快、預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)。核磁共振探測(cè)線圈的直徑為幾m,匝數(shù)為幾十匝,進(jìn)行隧道涌水探測(cè)時(shí),線圈面向水體進(jìn)行鋪設(shè),線圈中通入電流,從而在水體位置形成激發(fā)場(chǎng),水中氫質(zhì)子產(chǎn)生能級(jí)躍遷,接收線圈接收信號(hào)[4-9]。隧道橫截面類似圓形,為了保障安全,圓形邊處均會(huì)架設(shè)鋼結(jié)構(gòu)的閉合回路即支護(hù)架,用水泥進(jìn)行澆筑。隧道橫截面示意圖和實(shí)際圖見圖1。

        圖1 隧道橫截面與實(shí)際示意圖

        當(dāng)線圈在這種鋼架附近發(fā)射電流時(shí),與沒有鐵磁性物質(zhì)的環(huán)境相比較,電流幅值降低,這對(duì)激發(fā)場(chǎng)的建立產(chǎn)生一定的影響[10]。核磁共振涌水超前探測(cè)距離與電流大小成正比,支護(hù)架會(huì)對(duì)探測(cè)的結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。這種問(wèn)題在核磁共振隧道探測(cè)中首次遇到,許多文獻(xiàn)沒有涉及到此類問(wèn)題,因此本文從模型建立,參數(shù)計(jì)算來(lái)研究。

        1 模型建立

        發(fā)射線圈有其自身的等效電阻和電感,鐵架也有一定的阻抗,發(fā)射線圈作為激勵(lì)源,產(chǎn)生的電磁場(chǎng)對(duì)鐵架產(chǎn)生影響,鐵架的存在對(duì)電磁能量的傳遞有一定的影響。鐵架與線圈的這種相互作用和耦合變壓器的原邊和副邊的相互作用在電磁感應(yīng)原理上是一致的。

        變壓器是由2 個(gè)具有互感的相互耦合的線圈構(gòu)成,一個(gè)接激勵(lì)源,另外一個(gè)線圈接負(fù)載。當(dāng)變壓器的芯子不是鐵磁性材料時(shí),稱為空芯變壓器。上述閉合回路與線圈關(guān)系就可以用空芯變壓器模型來(lái)表示。將發(fā)射線圈等效為初級(jí)線圈,支護(hù)架閉合回路等效為次級(jí)線圈,電路模型見圖2。圖中:R1、L1為發(fā)射線圈自身等效電阻與自感;Ri、Li為支護(hù)架等效電阻與電感;M 為互感系數(shù)。

        圖2 發(fā)射線圈與支護(hù)架閉合回路模型

        根據(jù)基爾霍夫電流定律:

        式(1)和式(2)可以整合為

        因此,電路可以圖3 的等效電路表示。

        圖3 支護(hù)架模型的等效電路

        支護(hù)架模型參數(shù)Zi= Ri+jωLi。按照上面的等效法則,含有鐵架模型時(shí),

        這種情況下調(diào)節(jié)配諧電容達(dá)到諧振點(diǎn),電阻增大量

        電感減小量

        根據(jù)增量與減量的關(guān)系,可以求得鐵架模型參數(shù)Ri、Li與電阻增量ΔR、電感減小量ΔL 的關(guān)系:

        2 測(cè)試與分析

        項(xiàng)目組于2013 年6 月23 日在長(zhǎng)春地鐵隧道人民大街繁榮路路口段進(jìn)行超前涌水探測(cè)。發(fā)射線圈未受到影響時(shí)的參數(shù)和在隧道中測(cè)得的發(fā)射線圈參數(shù)見表1。測(cè)試儀表為YY2811B-RLC 測(cè)試儀。

        表1 發(fā)射線圈參數(shù)

        發(fā)射線圈的的激發(fā)電流[11]為

        式中:

        R、L 是發(fā)射線圈等效電阻和等效電感;ω0為發(fā)射回路串聯(lián)諧振中心頻率;C 為配諧電容;Uc(t)是電源儲(chǔ)能電容兩端的電壓;Udr是發(fā)射橋路中IGBT 的通態(tài)壓降,通常取1.2 V。t 時(shí)刻電源電壓公式:

        式中:U0為電源儲(chǔ)能電容發(fā)射前的初始電壓;Cp為電源儲(chǔ)能電容容量。由表1 知,鐵架模型影響發(fā)射線圈后,電阻增大,電感減小,阻抗參數(shù)α 變大,由式(6)知,電流幅度降低。根據(jù)式(6)、(7)進(jìn)行仿真,結(jié)果如圖4 所示(圖中選用U0=50 V,f0=2.326 kHz)。

        可以看出,圖4(a)電流值上升到最大值的時(shí)間是10 ms,而(b)、(c)中的上升時(shí)間分別為4、3 ms,這是電感減小產(chǎn)生的結(jié)果。顯然,電流幅值變小了,這是電阻增大的結(jié)果。測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)采集的電流經(jīng)過(guò)包絡(luò)計(jì)算,上傳到上位機(jī)存儲(chǔ)[4],上位機(jī)波形如圖5 所示。

        圖5(a)中電流為68.51 A,(b)、(c)中電流分別為23.55 A、19.17 A。從表1、圖4 和圖5 中可以看出,當(dāng)發(fā)射線圈受到支護(hù)架閉合回路影響時(shí),L 變小,R變大,電流上升時(shí)間變小,電流幅度降低。

        圖4 發(fā)射電流仿真波形

        圖5 上位機(jī)顯示電流包絡(luò)波形

        3 互感計(jì)算與實(shí)驗(yàn)論證

        3.1 互感計(jì)算

        支護(hù)架參數(shù)(電阻和電感)對(duì)能量傳遞會(huì)產(chǎn)生衰減[12],為了信號(hào)處理,我們必須求出其等效參數(shù)。由于支護(hù)架上澆筑水泥,現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法測(cè)量。由式(5)知,支護(hù)架等效電阻Ri與電感Li可由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的ΔR、ΔL,借助M 求得。ΔR、ΔL 在現(xiàn)場(chǎng)可測(cè),M 為線圈與支護(hù)架互感系數(shù),根據(jù)諾伊曼公式[13-17]:

        式中:dl1為支護(hù)架上(圖6(a)中大圓)的積分元;dl2為發(fā)射線圈(圖6(a)中小圓)的積分元;r 為dl1與dl2的距離;μ0為真空磁導(dǎo)率;D1為支護(hù)架半徑;D2為發(fā)射線圈半徑;h 為兩平面之間距離。因此:

        圖6 線圈與支護(hù)架方位示意圖

        根據(jù)式(8)知,

        通常k≤1,從而得:

        式(10)可以寫成

        式中:

        設(shè):

        K(k),E(k)分別為第一類和第二類全橢圓積分[15],它們的數(shù)值可根據(jù)k 值求得。通過(guò)Matlab 計(jì)算,可以求得f(k)的值,從而求得M 的值。將M 值代入式(5),可以求得Ri、Li。

        3.2 實(shí)驗(yàn)論證

        人工纏繞不同匝數(shù)的線圈模擬支護(hù)架干擾,將干擾線圈纏繞在發(fā)射線圈外部,發(fā)射線圈為30 匝,電阻R1=0.57 Ω,電感L1=0.927 mH,測(cè)試干擾線圈電阻Ri電感Li,干擾線圈參數(shù)見表2。

        表2 干擾線圈參數(shù)

        將干擾線圈閉合后,測(cè)量發(fā)射線圈電阻R0和電感L0,求得電阻變化量ΔR、電感變化量ΔL。發(fā)射線圈受到干擾后的參數(shù)見表3。

        表3 發(fā)射線圈受到干擾后的參數(shù)

        表3 中序號(hào)1、2、3 為發(fā)射線圈受到114 匝干擾線圈、94 匝干擾線圈、74 匝干擾線圈影響后的情況。將表2 中的電阻Ri、電感Li,表3 中的電阻變化量ΔR、電感變化量ΔL 代入式(5),得到的互感系數(shù)M 分別為5.75、3.63、2.55 mH。通過(guò)式(11)求得M,其中D1=1 m,D2=1 m,h 趨近于0,所求的M 分別為4.295,3.54,2.78 mH。在誤差允許的范圍內(nèi),該方法可行。

        4 結(jié) 語(yǔ)

        本文研究了支護(hù)架對(duì)核磁共振發(fā)射線圈的影響,通過(guò)建立變壓器模型,計(jì)算支護(hù)架參數(shù)得出以下結(jié)論:①當(dāng)支護(hù)架影響發(fā)射線圈時(shí),線圈的電阻增大,電感減小,發(fā)射電流幅度變小;②由發(fā)射線圈半徑、支護(hù)架半徑以及其兩平面距離計(jì)算出互感M,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量ΔR、ΔL,可以求得支護(hù)架的電阻Ri、電感Li,為信號(hào)反演處理提供依據(jù)。

        [1] 孫淑琴,林 君,張慶文,等. 氫質(zhì)子馳豫過(guò)程[J]. 物探與化探,2005,29(2):153-156.SUN Shu-qin,LIN Jun,ZHANG Qing-wen,et al. The invest igation of hydrogen macro scopic nuclear relaxation[J]. Geophysical and Geochemical Exploration,2005,29(2):153-156.

        [2] 潘玉玲,張昌達(dá). 地面核磁共振找水理論和方法[M]. 北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,2000:3-5.

        [3] 林 君. 核磁共振找水技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 地球物理學(xué)進(jìn)展,2010,25(2):681-691.LIN Jun. Situation and progress of nuclear magnetic resonance technique for groundwater investigations [J]. Progress in Geophysics,2010,25(2):681-691.

        [4] 林 君,段清明,王應(yīng)吉. 核磁共振找水儀原理與應(yīng)用[M]. 北京:科技出版社,2011.

        [5] 翁愛華,李舟波,王雪秋. 層狀導(dǎo)電介質(zhì)中地面核磁共振響應(yīng)特征理論研究[J].地球物理學(xué)報(bào),2004,47(1):156-163.WENG Ai-hua,LI Zhou-bo,WANG Xue-qiu. A Study on surface nuclear magnetic resonance over layered conductive earth[J].Chinese J Geophys,2004,47(1):156-163.

        [6] 翁愛華,李舟波,王雪秋. 地表大回線源在任意層狀介質(zhì)中產(chǎn)生磁場(chǎng)的計(jì)算[J].物探化探計(jì)算技術(shù),2000,22(3):245-249.WENG Ai-hua,Li Zhou-bo,WANG Xue-qiu. The Magnetic Field Computation for Large Loop Source[J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration,2000,22(3):245-249.

        [7] 戴 苗.地面核磁共振找水正反演研究[D]. 武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2008.

        [8] 王應(yīng)吉,趙 越,林 君,等. 核磁共振坑道水探測(cè)中線圈激發(fā)場(chǎng)研究[J]. 地球物理學(xué)進(jìn)展,2013,28(1):469-473.WANG Ying-ji,ZHAO Yue,LIN Jun,et al. Coil’excited field in detection of tunnel water by MRS[J]. Progress In Geophysics,2013,28(1):469-473.

        [9] 王 鵬. 均勻地電條件下地面核磁共振三維正演[D]. 武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2007.

        [10] 張立新,李長(zhǎng)洪,趙 宇. 礦井突水預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 中國(guó)礦業(yè),2009,18(1):88-108.ZHANG Li-xin,LI Chang-hong,ZHAO Yu. State of research on prediction and forecast of groundwater inrush in mine and Its development trend[J]. China Mining Magazine,2009,18(1):88-108.

        [11] 容亮亮,王中興,林 君,等. 核磁共振發(fā)射波形質(zhì)量評(píng)估及影響因素分析[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào),2010,31(2):443-448.RONG Liang-liang,WANG Zhong-xing,LIN Jun,et al. Evaluation and affecting factor analysis of MRS transmitting waveform quality[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument,2010,31(2):443-448.

        [12] 何 秀,顏國(guó)正,馬官營(yíng).互感系數(shù)的影響因素及其對(duì)無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)效率的影響[J]. 測(cè)控技術(shù),2007,26(11):57-60.HE Xiu,YAN Guo-zheng,MA Guan-ying. Mutual Inductance’s Affecting Factors and Its Affection to the Energy Transmission Efficiency of Wireless Energy ransmission System[J]. Department of Instrument Science& Engineering,2007,26(11):57-60.

        [13] 李軍鋒,李文節(jié). 航空電磁發(fā)射線圈自感系數(shù)的精確計(jì)算[J].物探與化探計(jì)算技術(shù),2007(10):17-20.LI Jun-feng,LI Wen-jie. A Calculatiom Method of Self-in-ductance of tranmiting coil for AEM system[J]. Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration,2007(10):17-20.

        [14] 崔鼎新,瞿雪弟,于 泓. 架空電力線與地下電信電纜間的互感系數(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù),2008,32(2):43-46.CUI Ding-xin,QU Xue-di,YU Hong. Mutual Inductance Coefficient between Overhead Power Line and Underground Communication Cable[J]. Power System Technology,2008,32(2):43-46.

        [15] 謝處方,饒克謹(jǐn).電磁場(chǎng)與電磁波[M],北京:高等教育出版社,2006.

        [16] 岑敏銳.同軸等大方形線圈的互感系數(shù)[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào),2007,29(4):91-92.CEN Min-rui. Mutual-inductance between two square loops with the same axis and size[J]. J Wuhan Inst Tech,2007,29(4):91-92.

        [17] 張星輝,何 鈺,徐行可. 任意兩共軸圓線圈間的互感系數(shù)及磁感線的分布[J].大學(xué)物理,2007:26(7):22-24.ZHANG Xing-hui,HE Yu,XU Xing-ke. The mutual inductance of any two coaxial circular coils and the distribution of the magnetic induction line from the system[J]. College Physics,2007:26(7):22-24.

        猜你喜歡
        鐵架電感線圈
        基于LSTM的汽輪發(fā)電機(jī)線圈的早期異常檢測(cè)
        可拆分式線圈在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用
        剪刀咔嚓!咔嚓!
        超小型薄壁線圈架注射模設(shè)計(jì)
        模具制造(2019年7期)2019-09-25 07:29:58
        基于NCP1608B的PFC電感設(shè)計(jì)
        KD407:懸掛器
        大貨車被卡鐵架內(nèi) 交警迅速救援
        人民交通(2016年4期)2016-03-20 07:11:39
        隔離型開關(guān)電感準(zhǔn)Z源逆變器
        2007款日產(chǎn)貴士車點(diǎn)火線圈頻繁燒毀
        改進(jìn)型抽頭電感準(zhǔn)Z源逆變器
        激烈的性高湖波多野结衣| 久久99久久久精品人妻一区二区| 你懂的视频网站亚洲视频 | 国产内射性高湖| 国产精品久久久久亚洲| 亚洲一区二区三区色偷偷| 国产日产亚洲系列最新| 国产三级在线观看播放视频| 女同中的p是什么意思| 精品国产日产av在线| 亚洲va久久久噜噜噜久久天堂 | 猫咪免费人成网站在线观看| av手机天堂| 精品亚洲av乱码一区二区三区| 国产精品久久久久免费观看| 国产av无码专区亚洲av| 一区二区无码精油按摩| 成人自拍一二在线观看| 国产精品久久久久aaaa| 99热免费精品| 亚洲全国最大的人成网站| 我和隔壁的少妇人妻hd| 国产真实伦在线观看| 精品少妇人妻成人一区二区| 亚洲精品一区二区三区新线路| 成人免费无码视频在线网站| 俺来也俺去啦久久综合网| 亚洲av乱码国产精品色| 免费av网站大全亚洲一区| 中国农村妇女hdxxxx| 国产精品久久久久孕妇| 国产免费网站在线观看不卡| 扒开腿狂躁女人爽出白浆| 国产黄色免费网站| 免费高清日本一区二区| 99久久无色码中文字幕人妻蜜柚 | 精品国精品无码自拍自在线| 国产伦码精品一区二区| 中文字幕一区久久精品| 中出人妻中文字幕无码| 337p日本欧洲亚洲大胆色噜噜|