张扬
- 作品数：7 被引量：54H指数：4
- 供职机构：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更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重大科学仪器设备开发专项中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：天文地球机械工程更多>>
- 利用分段时频峰值滤波法抑制磁共振全波信号随机噪声被引量：8
- 2018年
- 磁共振信号极其微弱,容易受到周围环境中各种电磁噪声干扰.其中随机噪声,由于频带宽、不规则、无规律、与有效信号混叠,难以抑制.近年来,采用数量级为104~105 Hz采样频率收录的全波磁共振信号,以其携带丰富全面的信息量,为数据处理及解释提供了更多的潜能.然而,只要随机噪声的幅度大于信号幅度,拟合得到的信号特征参数准确度就会降低.目前普遍采用的数据叠加方法仅能抑制部分随机噪声,且需要多次采集信号,探测效率低.本文针对全波磁共振信号采样点数多和信号非线性强的特点,提出采用分段时频峰值滤波(STFPF)法消噪,将全波磁共振信号分成若干段,编码为解析信号的瞬时频率,采用短窗长PWVD计算解析信号的时频分布,利用时频分布沿瞬时频率集中的特性,通过提取时频分布的峰值获得信号的无偏估计,达到抑制全波磁共振信号随机噪声的目的.为了验证消噪效果,与传统叠加法进行对比分析,仿真结果表明,对于单次采集信号,信噪比低至-5dB时,STFPF方法依然能有效抑制信号中的随机噪声,消除随机噪声后信噪比提高23.19dB,信号的初始振幅拟合误差为3.03%,平均横向弛豫时间拟合误差为2.7%,消噪效果优于传统叠加法,且由于无需多次采集磁共振信号,可有效提高探测效率.模型数据的反演解释进一步验证了STFPF方法的有效性,本文研究结果为实际数据处理奠定了良好的基础.
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- 关键词：时频分析随机噪声
- 基于能量运算的磁共振信号尖峰噪声抑制方法被引量：16
- 2016年
- 磁共振探测信号微弱,使用高灵敏度的核磁共振地下水探测仪,极易受到环境噪声干扰.其中,工频谐波噪声和尖峰噪声,是影响信号质量最严重的两类噪声.国内外研究表明,通过参考线圈的布设,依据探测线圈和参考线圈中噪声相关性,利用自适应参考对消算法,能够有效抑制工频谐波噪声.然而,尖峰噪声的存在严重影响了主通道与参考道的数据相关性,成为了参考对消算法应用的难题与障碍.为解决这一问题,本文提出磁共振信号中尖峰噪声的抑制方法,推导了能量域磁共振信号表达式,通过计算信号能量,可有效检测尖峰噪声并突出不易识别的小幅度尖峰噪声,采用基于中位数的绝对偏差法确定阈值,进而剔除尖峰噪声.为了验证去噪效果,与应用较广的统计叠加法进行对比研究.仿真结果表明,对于干扰幅度较大、持续时间较长的尖峰噪声,能量运算法和统计叠加法均能识别并剔除,且不损失有效的磁共振信号,标准差偏差控制在0.3%以内,可以满足实际应用的要求;对于小于信号幅度1.5倍的尖峰噪声,能量运算法可有效识别并剔除,而统计叠加法无法实现.针对多通道探测系统,使用能量运算法剔除尖峰噪声后,可明显提高主通道和参考道的数据相关性,为后续自适应参考对消算法的应用奠定了基础.实测数据处理结果进一步证明了本文方法的实用性.
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- 关键词：磁共振信号
- 地球物理矢量场磁测技术的研究进展被引量：29
- 2017年
- 矢量磁测技术是工程和环境地球物理勘探中最有效的方法之一,与传统总场强度或总场梯度测量相比,可同时获取地磁场模量大小和方向信息,有效减少反演中的多解性,有助于对磁性体的定量解释,获得更多更准确的反映场源的信息,提高目标体的探测分辨率和定位精度.本文根据不同应用环境,介绍了地面矢量磁测、井中矢量磁测、海洋矢量磁测、航空矢量磁测及卫星矢量磁测等技术的应用情况和技术特点,综述了各矢量磁测仪器装备的国内外研究现状.最后,分析了矢量磁测技术的发展趋势,即由单一的总场或总场梯度测量,转向为多信息的矢量场测量或多参量测量;从低效率、探测深度浅的地面磁测转向高效率航空、大深度井中或深海目标体的快速定位与探测,并逐步发展为地面、井中、海洋、航空、卫星联合磁测和解释.通过各磁测技术和方法的优势互补,提高地球物理磁场测量精度和反演分辨率.
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- 关键词：地球物理勘探磁力仪
- 地面磁共振探水系统的实时抗饱和方法研究被引量：1
- 2016年
- 地面磁共振(SNMR)技术是一种非侵入式可直接探测地下水的地球物理方法,具有高分辨率和解唯一性等优点。然而,磁共振信号通常为nV级,需要经过数万倍放大才能被检测到,在强电磁干扰的环境下,放大器极易饱和。为了获取有效的地面磁共振信号,详细分析了放大器易饱和的原因,提出了基于分段放大技术的实时抗饱和方法。硬件系统设计采用FPGA实时调控程控放大器的方式实现系统的增益自适应调节,调节速率达到50 kS/s,后级使用24位高速ADC模块采集信号,全局检测电路实测动态范围达到了132.44 dB。最后,通过室内测试和野外实验验证了该方法在复杂电磁环境下不仅具有抑制放大器易饱和的功能,而且进一步提高了信噪比。提出的实时抗饱和方法,将为有效数据采集的最大化以及地下含水层的高精度反演解释奠定坚实的基础。
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- 关键词：抗饱和微弱信号检测
- 强电磁干扰下磁共振地下水探测噪声压制方法研究进展被引量：7
- 2016年
- 磁共振地下水探测方法因具有高分辨力、高效率、信息量丰富和解唯一等优点而备受地球物理工作者关注。近几年,该方法在正演模型和反演解释方面取得了显著的进展,在水文地质勘查方面的应用也进一步拓展。然而,磁共振信号极其微弱、对周围环境中的电磁干扰反映敏感,成为其应用的主要瓶颈。吉林大学地下水磁共振技术课题组针对噪声的产生机理及特性,对影响信号质量最严重的两类噪声——工频谐波噪声和尖峰脉冲噪声进行研究。本文综述了强电磁干扰下磁共振地下水探测噪声压制方法的研究现状及近期研究进展,包括磁共振信号的工频谐波噪声压制方法和尖峰脉冲噪声压制方法,简要介绍了实时参考消噪技术、独立分量分析技术、基于能量运算的尖峰噪声抑制技术以及基于同步压缩小波变换和自寻优非线性阈值补偿技术抑制电磁干扰的研究示例,展望了地下水磁共振探测噪声压制技术的未来发展趋势。
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- 关键词：电磁干扰噪声压制
- 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被引量：1
- 2021年
- 磁共振地下水探测(MRS)技术能直接测量水中氢质子的拉莫尔进动,可表征地下水含水量和介质孔隙度等信息,因而获得了广泛应用.然而,MRS信号微弱,实际探测中电磁噪声强度大,若噪声未被有效去除,会导致后续水文参数解释不准确,采用“8”字形线圈或运用带参考线圈的噪声抵消等方法可抑制噪声干扰,但这些方法消噪效果的好坏取决于电磁噪声的空间分布.另外,在强噪声或多噪声源环境下应用MRS方法,选择恰当的探测位置对提高探测效率以及增加探测结果的有效性具有重要意义.因此,本文使用双通道噪声采集装置在实验前记录环境中的电磁噪声,通过双通道参考技术推导同一时刻不同测点的噪声强度,再得到测区电磁噪声分布结果,该噪声分布情况对MRS方法探测方式的选取具有指导性的作用.同时,可根据噪声分布情况为探测线圈选择最佳测点以避开噪声强度大的区域,进而提高采集信号的信噪比.最后,通过采集室外环境下的电磁噪声,验证本文提出的基于双通道参考技术的电磁噪声分布规律研究方法的有效性,为可靠高效地开展磁共振地下水探测提供了新的技术手段.
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- 基于深度学习的磁共振地下水探测信号振铃噪声抑制算法研究
- 1引言磁共振方法是地球物理方法中能够实现对地下水进行定性定量探测的有效手段。该方法向地下通过激发频率为拉莫尔频率的交变电磁场,使地下水中氢质子绕地磁场进动,当激发电流断开后,用线圈测量接收信号。通过对该信号进行反演解释确...
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