一种矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测装置及探测方法与流程

1.本发明属于矿井物探设备领域，涉及一种探测装置，具体是一种矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测装置及探测方法。


背景技术：

2.瞬变电磁法是利用线圈向地下发射一次脉冲磁场，并接收二次场，研究二次场的分布规律，从而确定地质异常体的方法。矿井瞬变电磁法勘探技术的优点主要有施工方便快捷、效率高、体积效应小、对低阻体异常敏感、异常响应强等，但是由于瞬变电磁法接收的是电磁场信号，受井下金属体影响较大，容易出现假异常结果，且瞬变电磁探测只能确定异常体大概位置，无法精细探测。
3.核磁共振(nmr)方法是目前唯一直接找水的地球物理方法。核磁共振是通过改变激发脉冲矩的大小来探测含水层的赋存状态,实现对地下水资源的探测。常用的探测方法是分别用瞬变电磁仪和核磁共振仪进行数据采集，分别对所采集的数据进行反演，圈定异常区后，成图作对比核实。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测装置及探测方法，以解决现有技术中单独采用瞬变电磁探测方法探测精度不高或单独采用核磁共振探测范围较小的技术问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
6.一种矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测装置，包括发射供电电路、发射控制电路、接收信号放大电路、接收信号滤波电路、ad转换电路、发射线圈和接收线圈，其中，所述的发射供电电路的输出端与发射控制电路的输入端相连，所述的发射控制电路的输出端与接收信号放大电路的输入端相连，所述的接收信号放大电路的输出端与接收信号滤波电路的输入端相连，所述的接收信号滤波电路的输出端与ad转换电路的输入端相连，所述的发射控制电路上还连接有发射线圈，所述的接收信号放大电路上还连接有接收线圈。
7.本发明还包括以下技术特征：
8.所述的发射供电电路包括电阻2-r1、电阻2-r2、电阻2-r3、电阻2-r4、电阻2-r5、电阻2-r6、电阻2-r7、电阻2-r8、电容2-c1、电容2-c2、电容2-c3、电容2-c4、芯片2-ic1和芯片2-ic2，其中，芯片2-ic2输入正极与电容2-c4第一端连接，电容2-c4第二端作为发射供电电路的输入端与外部电源相连，芯片2-ic2输入负极与电阻2-r7第一端连接，电阻2-r7第二端接地；芯片2-ic1输入正极与电容2-c1第一端、电阻2-r1第一端和电容2-c2第一端共同连接，电容2-c1第二端与芯片2-ic1第四极和电阻2-r3第一端共同连接；电阻2-r1第二端与电容2-c2第二端、电阻2-r2第一端、电容2-c3第一端和电阻2-r8第一端共同连接，电阻2-r8第二端与芯片2-ic2的第五极连接；芯片2-ic1输入负极与电阻2-r5第一端连接；芯片2-ic1第五极与电阻2-r2第二端连接；芯片2-ic1输出极与电阻2-r5第二端、电容2-c3第二端和电阻
2-r4第一端共同连接且接地；电阻2-r4第二端与电阻2-r3第二端和电阻2-r6第一端共同连接；电阻2-r6第二端与芯片2-ic2第四极连接，芯片2-ic2输出极作为发射供电电路的输出端与发射控制电路的输入端相连。
9.所述的发射控制电路包括电阻3-r1、电阻3-r2、电阻3-r3、电阻3-r4、电阻3-r5、电阻3-r6、电阻3-r7、电阻3-r8、电阻3-r9、电阻3-r10、电阻3-r11、电容3-c1、电容3-c2、电容3-c3、电容3-c4、电容3-c5、电容3-c6、电容3-c7、电容3-c8、电容3-c9、电容3-c10、电容3-c11、二极管3-d1、二极管3-d2、三极管3-q1、三极管3-q2、变压器3-t、电源3-v1和芯片3-u，其中，芯片3-u引脚8与电容3-c10第一端连接，电容3-c10第二端与电阻3-r10第一端连接且该连接点作为发射控制电路的输出端与接收信号放大电路的输入端连接，电阻3-r10第二端依次与电阻3-r9、电容3-c9第一端、芯片3-u引脚5、电阻3-r8第一端、电容3-c8第一端、电容3-c7第一端、电容3-c6第一端、发射线圈3-l一端、二极管3-d2负极、电阻3-r6第一端、电容3-c4第一端、电阻3-r5第一端和电容3-c3第一端共同连接且接地；电阻3-r9第二端与芯片3-u引脚7连接，电容3-c9第二端与芯片3-u引脚6连接，电阻3-r8第二端与芯片3-u引脚4连接，电容3-c8第二端与芯片3-u引脚3和电阻3-r7第一端共同连接，电容3-c7第二端与芯片3-u引脚2、发射线圈3-l第二端、电阻3-r7第二端、二极管3-d2正极和电容3-c5第一端共同连接，电容3-c6第二端与芯片3-u引脚1连接，电阻3-r6第二端与电容3-c5第二端和变压器3-t第一端共同连接，电容3-c4第二端与变压器3-t第二端和三极管3-q2集电极共同连接，电阻3-r5第二端与三极管3-q1集电极连接，电容3-c3第二端与电阻3-r4第一端和二极管3-d1正极共同连接，且连接的公共端作为发射控制电路的输入端与发射供电电路的输出端连接；电阻3-r4第二端与三极管3-q1基极连接；二极管3-d1负极与电阻3-r1第一端连接，电阻3-r1第二端依次与电容3-c1第一端、电容3-c2第一端、电阻3-r2第一端和电阻3-r3第一端共同连接；电容3-c1第二端与三极管3-q1发射极和三极管3-q2基极共同连接；电容3-c2第二端与三极管3-q2发射极和电阻3-r2第二端共同连接；电阻3-r3第二端与电源3-v1第一端和电容3-c11第一端共同连接，电源3-v1第二端接地，电容3-c11第二端与电阻3-r11第一端连接，电阻3-r11第二端接地；
10.所述的接收信号放大电路包括电源4-v1、电源4-v2、电源4-v3、电源4-v4、电源4-v5、电源4-v6、电阻4-r1、电阻4-r2、电阻4-r3、电阻4-r4、电阻4-r5、电阻4-r6、电阻4-r7、电阻4-r8、电阻4-r9、电阻4-r10、电容4-c1、电容4-c2、电容4-c3、电容4-c4、电容4-c5、电容4-c6、运算放大器4-a1、运算放大器4-a2和运算放大器4-a3；其中，电容4-c1第一端与4-r1第一端和电阻4-r3第一端共同连接，公共连接端作为接收信号放大电路的输入端与发射控制电路的输出端连接，且公共连接端与接收线圈第一端连接；电容4-c1第二端接地；电容4-c2第一端与4-r6第一端和电阻4-r3第二端共同连接，公共连接端作为接收信号放大电路的输入端与发射控制电路的输出端连接，且公共连接端与接收线圈4-l第二端连接；电容4-c2第二端接地；运算放大器4-a1同向输入端与电阻4-r1第二端和电阻4-r2第一端共同连接，电阻4-r2第二端与运算放大器4-a1反向输入端、运算放大器4-a1输出端和电阻4-r4第一端共同连接，电阻4-r4第二端与电容4-c4第一端和电阻4-r5第一端共同连接，电容4-c4第二端接地，电阻4-r5第二端与运算放大器4-a3同相输入端连接，运算放大器4-a1第四端与电源4-v1连接，运算放大器4-a1第五端与电源4-v2连接；运算放大器4-a2同向输入端与电阻4-r6第二端和电容4-c3第一端共同连接，电容4-c3第二端与运算放大器4-a2反向输入端、运
算放大器4-a2输出端和电阻4-r7第一端共同连接，电阻4-r7第二端与电容4-c5第一端、电阻4-r8第一端和电阻4-r9第一端和运算放大器4-a3反相输入端共同连接，电容4-c5第二端与电阻4-r8第二端连接且接地，电阻4-r9第二端与运算放大器4-a3输出端和电阻4-r10第一端共同连接，电阻4-r10第二端与电容4-c6第一端连接且作为接收信号放大电路的输出端与接收信号滤波电路的输入端连接，电容4-c6第二端接地，运算放大器4-a2第四端与电源4-v3连接，运算放大器4-a2第五端与电源4-v4连接；运算放大器4-a3第四端与电源4-v5连接，运算放大器4-a3第五端与电源4-v6连接。
11.所述的接收信号滤波电路包括电源5-v1、电源5-v2、电源5-v3、电源5-v4、电源5-v5、电源5-v6、电阻5-r1、电阻5-r2、电阻5-r3、电阻5-r4、电阻5-r5、电阻5-r6、电阻r7、电容5-c1、电容5-c2、电容5-c3、电容5-c4、电容5-c5、二极管5-d1、运算放大器5-a1和运算放大器5-a2，其中，电阻5-r1第一端和电阻5-r2第一端均作为接收信号滤波电路的输入端与接收信号放大电路的输出端连接；电阻5-r1第二端与电容5-c1第一端和运算放大器5-a1同相输入端共同连接，电阻5-r2第二端与电容5-c1第二端连接且接地；运算放大器5-a1反相输入端与电阻5-r4第一端连接，电阻5-r4第二端与电容5-c2第一端连接，电容5-c2第二端与运算放大器5-a1输出端和电容5-c3第一端共同连接，运算放大器5-a1第四端与电源5-v1连接，运算放大器5-a1第五端与电源5-v2连接；电容5-c3第二端与电容5-c4第一端和运算放大器5-a2同向输入端共同连接，电容5-c4第二端与电阻5-r3第一端连接，电阻5-r3第二端与电源5-v3连接，运算放大器5-a2反向输入端与电阻5-r5第一端连接，电阻5-r5第二端接地，运算放大器5-a2第四端与电源5-v4连接，运算放大器5-a2第五端与电源5-v5连接，运算放大器5-a2输出端与电阻5-r6第一端连接，电阻5-r6第二端与电容5-c5第一端、电阻5-r7第一端、电源5-v6和二极管5-d1负极共同连接，连接的公共端作为接收信号滤波电路的输出端与ad转换电路输入端共同连接，电容5-c5第二端与电阻5-r7第二端和二极管5-d1正极共同连接且接地。
12.所述的ad转换电路包括电源6-v1、电源6-v2、电源6-v3、电阻6-r1、电阻6-r2、电阻6-r3、电阻6-r4、电阻6-r5、电容6-c1、电容6-c2、模数转换芯片6-ad和二极管6-d1，其中，模数转换芯片6-ad管脚1与电源6-v2连接且作为ad转换电路的输入端与接收信号滤波电路的输出端连接，电阻6-r1第一端接地，电阻6-r1第二端与模数转换芯片6-ad管脚2连接；电阻6-r2第一端与电源6-v1连接，电阻6-r2第二端与模数转换芯片6-ad管脚3和二极管6-d1正极共同连接，二极管6-d1负极接地；模数转换芯片6-ad管脚4与电源6-v3连接，模数转换芯片6-ad管脚5接地；模数转换芯片6-ad管脚8与电容6-c1第一端、电阻6-r4第一端和电阻6-r3第一端共同连接，电容6-c1第二端与模数转换芯片6-ad管脚7连接，电阻6-r4第二端与模数转换芯片6-ad管脚6连接，电阻6-r3第二端与电容6-c2第一端和电阻6-r5第一端共同连接，且连接的公共端作为ad转换电路的输出端与外部电路相连，电容6-c2第二端和电阻6-r5第二端连接且接地。
13.另一方面，本发明还公开了一种矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测方法，采用所述的煤矿井下瞬变电磁-核磁共振综合探测装置，该方法具体包括以下步骤：
14.步骤一，开启矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测装置，进入矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测装置的采集模式；
15.步骤二，将矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测装置的采集模式切换至瞬变电磁模
式，并根据现场情况选择相应的施工参数；
16.所述的施工参数至少包括发射频率、叠加次数和测道数；
17.步骤三，发射供电电路给发射控制电路供电，发射控制电路控制发射信号的产生，通过产生双极性矩形脉冲,由发射线圈向地质体发射激励场；接收线圈接收二次磁场，得到瞬变电磁探测所需的二次磁场信号，通过信号放大电路进行数据放大调理，得到二次磁场放大信号；再经由信号滤波电路进行数据滤波，过滤掉探测过程中所需信号以外频率的杂波以及环境噪声及干扰信号，最后进入ad转换电路进行模数变换，将采集的模拟信号转换为数字信号，得到瞬变电磁法探测数据；
18.步骤四，查看并判断得到的瞬变电磁法探测数据是否合理，是则进行存档，否则返回步骤三；
19.步骤五，将矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测装置的采集模式切换至核磁共振模式，并根据现场情况选择相应的施工参数；
20.步骤六，发射供电电路给发射控制电路供电，发射控制电路控制发射信号的产生，通过产生拉莫尔频率的交变电流脉冲,由发射线圈向地质体发射激励场；接收线圈拾取nrm信号，得到核磁共振探测所需的nrm信号，通过信号放大电路进行数据放大调理，得到nrm放大信号；再经由信号滤波电路进行数据滤波，过滤掉探测过程中所需信号以外频率的杂波以及环境噪声及干扰信号，最后进入ad转换电路进行模数变换，将采集的模拟信号转换为数字信号，得到核磁共振法探测数据；
21.步骤七，查看并判断核磁共振法探测数据是否合理，是则进行数据存档并结束探测，否则返回步骤六。
22.所述的方法还包括步骤八，对步骤三得到的瞬变电磁法探测数据和步骤六得到的核磁共振法探测数据进行数据处理分别得到二者探测成果图，进行综合对比分析。
23.所述的数据处理具体包括以下子步骤：
24.步骤8.1，对步骤三得到的瞬变电磁法探测数据进行电感校正，得到电感校正数据；
25.步骤8.2，对步骤8.1得到的电感校正数据进行曲线偏移计算，得到偏移数据；
26.步骤8.3，对步骤8.2得到的偏移数据进行滤波处理，得到滤波数据；
27.步骤8.4，对步骤8.3得到的滤波数据进行视电阻率反演计算，得到视电阻率数据；
28.步骤8.5，对步骤8.4得到的视电阻率数据进行视深度计算，得到视深度数据；
29.步骤8.6，根据步骤8.4的视电阻率数据和步骤8.5的视深度数据绘制出瞬变电磁视电阻率等值线图；
30.步骤8.7，对步骤六核磁共振法探测数据进行叠加运算，得到叠加运算数据；
31.步骤8.8，对步骤8.7得到的叠加运算数据进行数据滤波处理，得到滤波数据；
32.步骤8.9，对步骤8.8得到的滤波数据进行核磁共振参数提取，得到核磁共振参数提取数据；
33.所述的核磁共振参数提取数据包含初始振幅、平均衰减时间、初始相位和接收频率；
34.步骤8.10，对步骤8.9得到的核磁共振参数提取数据进行水文地质参数计算，得到水文地质数据；
35.步骤8.11，根据步骤8.10得到的水文地质数据绘制地下水深度曲线和含水量图；
36.步骤8.12，对步骤8.6得到的瞬变电磁视电阻率等值线图和步骤8.11得到的地下水深度曲线和含水量图进行综合对比分析。
37.本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
38.(ⅰ)本发明的探测装置将两种探测方法有效结合，同一装置可分别进行瞬变电磁和核磁共振两种物探方法的探测，发射供电电路给发射控制电路供电；发射控制电路控制发射信号的产生，通过产生双极性矩形脉冲和拉莫尔频率的交变电流脉冲,由发射线圈向地质体发射激励场；接收线圈接收二次磁场，接收线圈拾取nrm信号，得到瞬变电磁探测所需的二次磁场信号和核磁共振探测所需的nrm信号，通过信号放大电路进行数据放大调理，得到二次磁场放大信号和nrm放大信号；再经由信号滤波电路进行数据滤波，过滤掉探测过程中所需信号以外频率的杂波以及环境噪声及干扰信号，最后进入ad转换电路进行模数变换，将采集的模拟信号转换为数字信号，得到最终采集的数据，经对应的软件处理后得到二者探测成果图，最后进行综合对比分析。同一装置两种物探方法同时探测效果显著提高，探测精度更高，范围更广，相对于两种探测方法单体装置而言，也更加简便，实用性更强，解决了现有技术中单独采用瞬变电磁探测方法探测精度不高或单独采用核磁共振探测范围较小的技术问题。
39.(ⅱ)本发明中，同一装置可分别进行瞬变电磁和核磁共振两种物探方法的探测，由于瞬变电磁法是利用电阻率间接探水的方法，结合核磁共振法可以直接确定异常体的状态及显示出异常的界线，结合核磁共振法探测精度高的优点，可以校正瞬变电磁法的深度系数，提高探测精度，结合瞬变电磁法探测范围广的优点，可以提高探测范围。
附图说明
40.图1为本发明的探测装置的整体结构示意图；
41.图2为本发明中的发射供电电路示意图；
42.图3为本发明中的发射控制电路示意图；
43.图4为本发明中的接收信号放大电路示意图；
44.图5为本发明中的接收信号滤波电路示意图；
45.图6为本发明中的ad转换电路示意图；
46.图7是本发明的综合探测方法流程图；
47.图8是本发明的综合探测数据处理流程图。
48.以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
49.需要说明的是，本发明中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。
50.以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本技术技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
51.如图1所示，本发明给出了一种矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测装置，包括发射供电电路、发射控制电路、接收信号放大电路、接收信号滤波电路、ad转换电路、发射线圈和
接收线圈，其中，发射供电电路的输出端与发射控制电路的输入端相连，发射控制电路的输出端与接收信号放大电路的输入端相连，接收信号放大电路的输出端与接收信号滤波电路的输入端相连，接收信号滤波电路的输出端与ad转换电路的输入端相连，发射控制电路上还连接有发射线圈，接收信号放大电路上还连接有接收线圈。
52.上述技术方案中，在进行瞬变电磁-核磁共振综合探测时，发射供电电路给发射控制电路供电；发射控制电路控制发射信号的产生，通过产生双极性矩形脉冲和拉莫尔频率的交变电流脉冲,由发射线圈向地质体发射激励场；接收线圈接收二次磁场，接收线圈拾取nrm信号，得到瞬变电磁探测所需的二次磁场信号和核磁共振探测所需的nrm信号，通过信号放大电路进行数据放大调理，得到二次磁场放大信号和nrm放大信号；再经由信号滤波电路进行数据滤波，过滤掉探测过程中所需信号以外频率的杂波以及环境噪声及干扰信号，最后进入ad转换电路进行模数变换，将采集的模拟信号转换为数字信号，得到最终采集的数据，再经瞬变电磁仪数据处理解释软件和核磁共振数据处理软件处理后分别得到二者探测成果图，并进行综合对比分析。
53.本发明的探测装置将两种探测方法有效结合，同一装置可分别进行瞬变电磁和核磁共振两种物探方法的探测，同时探测效果显著提高，探测精度更高，范围更广，相对于两种探测方法单体装置而言，也更加简便，实用性更强，解决了现有技术中单独采用瞬变电磁探测方法探测精度不高或单独采用核磁共振探测范围较小的技术问题。
54.具体的，发射供电电路，用于给发射控制电路和发射线圈供电，如图2所示，包括电阻2-r1、电阻2-r2、电阻2-r3、电阻2-r4、电阻2-r5、电阻2-r6、电阻2-r7、电阻2-r8、电容2-c1、电容2-c2、电容2-c3、电容2-c4、芯片2-ic1和芯片2-ic2，其中，芯片2-ic2输入正极与电容2-c4第一端连接，电容2-c4第二端作为发射供电电路的输入端与外部电源相连，芯片2-ic2输入负极与电阻2-r7第一端连接，电阻2-r7第二端接地；芯片2-ic1输入正极与电容2-c1第一端、电阻2-r1第一端和电容2-c2第一端共同连接，电容2-c1第二端与芯片2-ic1第四极和电阻2-r3第一端共同连接；电阻2-r1第二端与电容2-c2第二端、电阻2-r2第一端、电容2-c3第一端和电阻2-r8第一端共同连接，电阻2-r8第二端与芯片2-ic2的第五极连接；芯片2-ic1输入负极与电阻2-r5第一端连接；芯片2-ic1第五极与电阻2-r2第二端连接；芯片2-ic1输出极与电阻2-r5第二端、电容2-c3第二端和电阻2-r4第一端共同连接且接地；电阻2-r4第二端与电阻2-r3第二端和电阻2-r6第一端共同连接；电阻2-r6第二端与芯片2-ic2第四极连接，芯片2-ic2输出极作为发射供电电路的输出端与发射控制电路的输入端相连。
55.在上述技术方案中，发射供电电路采用双稳压电源芯片的方法，可将输入电压调节到发射控制电路所需电压范围，具有压差低、功耗低、成本低的特点，可以有效保护电路，也起到调压的作用，防止因电压不稳烧断电路或造成一些危险性的破坏作用。同时具有损耗低，输出特性好的优点，既能给发射控制电路提供稳定的供电电压，又能长时间持续供电，满足了煤矿井下长时间工作的要求。
56.具体的，发射控制电路，用于控制发射信号的产生，如图3所示，包括电阻3-r1、电阻3-r2、电阻3-r3、电阻3-r4、电阻3-r5、电阻3-r6、电阻3-r7、电阻3-r8、电阻3-r9、电阻3-r10、电阻3-r11、电容3-c1、电容3-c2、电容3-c3、电容3-c4、电容3-c5、电容3-c6、电容3-c7、电容3-c8、电容3-c9、电容3-c10、电容3-c11、二极管3-d1、二极管3-d2、三极管3-q1、三极管3-q2、变压器3-t、电源3-v1和芯片3-u，其中，芯片3-u引脚8与电容3-c10第一端连接，电容
3-c10第二端与电阻3-r10第一端连接且该连接点作为发射控制电路的输出端与接收信号放大电路的输入端连接，电阻3-r10第二端依次与电阻3-r9、电容3-c9第一端、芯片3-u引脚5、电阻3-r8第一端、电容3-c8第一端、电容3-c7第一端、电容3-c6第一端、发射线圈3-l一端、二极管3-d2负极、电阻3-r6第一端、电容3-c4第一端、电阻3-r5第一端和电容3-c3第一端共同连接且接地；电阻3-r9第二端与芯片3-u引脚7连接，电容3-c9第二端与芯片3-u引脚6连接，电阻3-r8第二端与芯片3-u引脚4连接，电容3-c8第二端与芯片3-u引脚3和电阻3-r7第一端共同连接，电容3-c7第二端与芯片3-u引脚2、发射线圈3-l第二端、电阻3-r7第二端、二极管3-d2正极和电容3-c5第一端共同连接，电容3-c6第二端与芯片3-u引脚1连接，电阻3-r6第二端与电容3-c5第二端和变压器3-t第一端共同连接，电容3-c4第二端与变压器3-t第二端和三极管3-q2集电极共同连接，电阻3-r5第二端与三极管3-q1集电极连接，电容3-c3第二端与电阻3-r4第一端和二极管3-d1正极共同连接，且连接的公共端作为发射控制电路的输入端与发射供电电路的输出端连接；电阻3-r4第二端与三极管3-q1基极连接；二极管3-d1负极与电阻3-r1第一端连接，电阻3-r1第二端依次与电容3-c1第一端、电容3-c2第一端、电阻3-r2第一端和电阻3-r3第一端共同连接；电容3-c1第二端与三极管3-q1发射极和三极管3-q2基极共同连接；电容3-c2第二端与三极管3-q2发射极和电阻3-r2第二端共同连接；电阻3-r3第二端与电源3-v1第一端和电容3-c11第一端共同连接，电源3-v1第二端接地，电容3-c11第二端与电阻3-r11第一端连接，电阻3-r11第二端接地；
57.在上述技术方案中，发射控制电路通过采用三极管开关电路，可以将直流信号转换成方波，并利用方波的占空比改变输出电流的有效值，实现进一步稳压。同时该电路所用芯片3-u为dds芯片，该芯片控制方波信号产生，能够分别控制两种探测方法的发射信号的产生，当进行瞬变电磁探测时，发射控制电路控制发射线圈向地层发射双极性脉冲磁场，当进行核磁共振探测时，发射控制电路控制发射线圈向地层发射拉莫尔频率的交变电流脉冲，二者切换方便快捷。
58.具体的，接收信号放大电路，用于将接收线圈采集瞬变电磁二次磁场信号和核磁共振nrm信号进行放大处理，如图4所示，包括电源4-v1、电源4-v2、电源4-v3、电源4-v4、电源4-v5、电源4-v6、电阻4-r1、电阻4-r2、电阻4-r3、电阻4-r4、电阻4-r5、电阻4-r6、电阻4-r7、电阻4-r8、电阻4-r9、电阻4-r10、电容4-c1、电容4-c2、电容4-c3、电容4-c4、电容4-c5、电容4-c6、运算放大器4-a1、运算放大器4-a2和运算放大器4-a3；其中，电容4-c1第一端与4-r1第一端和电阻4-r3第一端共同连接，公共连接端作为接收信号放大电路的输入端与发射控制电路的输出端连接，且公共连接端与接收线圈第一端连接；电容4-c1第二端接地；电容4-c2第一端与4-r6第一端和电阻4-r3第二端共同连接，公共连接端作为接收信号放大电路的输入端与发射控制电路的输出端连接，且公共连接端与接收线圈4-l第二端连接；电容4-c2第二端接地；运算放大器4-a1同向输入端与电阻4-r1第二端和电阻4-r2第一端共同连接，电阻4-r2第二端与运算放大器4-a1反向输入端、运算放大器4-a1输出端和电阻4-r4第一端共同连接，电阻4-r4第二端与电容4-c4第一端和电阻4-r5第一端共同连接，电容4-c4第二端接地，电阻4-r5第二端与运算放大器4-a3同相输入端连接，运算放大器4-a1第四端与电源4-v1连接，运算放大器4-a1第五端与电源4-v2连接；运算放大器4-a2同向输入端与电阻4-r6第二端和电容4-c3第一端共同连接，电容4-c3第二端与运算放大器4-a2反向输入端、运算放大器4-a2输出端和电阻4-r7第一端共同连接，电阻4-r7第二端与电容4-c5第一
端、电阻4-r8第一端和电阻4-r9第一端和运算放大器4-a3反相输入端共同连接，电容4-c5第二端与电阻4-r8第二端连接且接地，电阻4-r9第二端与运算放大器4-a3输出端和电阻4-r10第一端共同连接，电阻4-r10第二端与电容4-c6第一端连接且作为接收信号放大电路的输出端与接收信号滤波电路的输入端连接，电容4-c6第二端接地，运算放大器4-a2第四端与电源4-v3连接，运算放大器4-a2第五端与电源4-v4连接；运算放大器4-a3第四端与电源4-v5连接，运算放大器4-a3第五端与电源4-v6连接。
59.在上述技术方案中，接收信号放大电路采集到瞬变二次场信号和核磁共振nrm信号均为微弱信号，接收信号放大电路，通过三级运算放大电路结合使用的方式，放大效果更好，共模抑制比更高，可将采集的二者信号在不失真的情况下进行放大，便于后续处理。
60.具体的，接收信号滤波电路，用于将放大电路放大后的瞬变电磁二磁场信号和放大后的核磁共振nrm信号进行滤波处理，如图5所示，包括电源5-v1、电源5-v2、电源5-v3、电源5-v4、电源5-v5、电源5-v6、电阻5-r1、电阻5-r2、电阻5-r3、电阻5-r4、电阻5-r5、电阻5-r6、电阻r7、电容5-c1、电容5-c2、电容5-c3、电容5-c4、电容5-c5、二极管5-d1、运算放大器5-a1和运算放大器5-a2，其中，电阻5-r1第一端和电阻5-r2第一端均作为接收信号滤波电路的输入端与接收信号放大电路的输出端连接；电阻5-r1第二端与电容5-c1第一端和运算放大器5-a1同相输入端共同连接，电阻5-r2第二端与电容5-c1第二端连接且接地；运算放大器5-a1反相输入端与电阻5-r4第一端连接，电阻5-r4第二端与电容5-c2第一端连接，电容5-c2第二端与运算放大器5-a1输出端和电容5-c3第一端共同连接，运算放大器5-a1第四端与电源5-v1连接，运算放大器5-a1第五端与电源5-v2连接；电容5-c3第二端与电容5-c4第一端和运算放大器5-a2同向输入端共同连接，电容5-c4第二端与电阻5-r3第一端连接，电阻5-r3第二端与电源5-v3连接，运算放大器5-a2反向输入端与电阻5-r5第一端连接，电阻5-r5第二端接地，运算放大器5-a2第四端与电源5-v4连接，运算放大器5-a2第五端与电源5-v5连接，运算放大器5-a2输出端与电阻5-r6第一端连接，电阻5-r6第二端与电容5-c5第一端、电阻5-r7第一端、电源5-v6和二极管5-d1负极共同连接，连接的公共端作为接收信号滤波电路的输出端与ad转换电路输入端共同连接，电容5-c5第二端与电阻5-r7第二端和二极管5-d1正极共同连接且接地。
61.在上述技术方案中，接收信号滤波电路通过采用滤波电路和运算放大电路结合的方式，可以对所需信号以外频率的杂波进行有效滤除，同时将环境噪声等干扰信号完全过滤，只留下所需要的瞬变电磁二次场信号和核磁共振nrm信号。
62.具体的，ad转换电路，用于将模拟信号转换为数字信号，如图6所示，包括电源6-v1、电源6-v2、电源6-v3、电阻6-r1、电阻6-r2、电阻6-r3、电阻6-r4、电阻6-r5、电容6-c1、电容6-c2、模数转换芯片6-ad和二极管6-d1，其中，模数转换芯片6-ad管脚1与电源6-v2连接且作为ad转换电路的输入端与接收信号滤波电路的输出端连接，电阻6-r1第一端接地，电阻6-r1第二端与模数转换芯片6-ad管脚2连接；电阻6-r2第一端与电源6-v1连接，电阻6-r2第二端与模数转换芯片6-ad管脚3和二极管6-d1正极共同连接，二极管6-d1负极接地；模数转换芯片6-ad管脚4与电源6-v3连接，模数转换芯片6-ad管脚5接地；模数转换芯片6-ad管脚8与电容6-c1第一端、电阻6-r4第一端和电阻6-r3第一端共同连接，电容6-c1第二端与模数转换芯片6-ad管脚7连接，电阻6-r4第二端与模数转换芯片6-ad管脚6连接，电阻6-r3第二端与电容6-c2第一端和电阻6-r5第一端共同连接，且连接的公共端作为ad转换电路的输
出端与外部电路相连，电容6-c2第二端和电阻6-r5第二端连接且接地。
63.在上述技术方案中，经ad转换电路转换后，可将采集的模拟信号转换为数字信号，便于后期的计算处理，且ad转换电路，采用高速ad转换芯片，转换速率更快，精度更高，转换后的数据直接保存至寄存器中，数据提取方便。
64.本发明还给出了一种矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测方法，采用煤矿井下瞬变电磁-核磁共振综合探测装置，该方法具体包括以下步骤：
65.步骤一，开启矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测装置，进入矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测装置的采集模式；
66.步骤二，将矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测装置的采集模式切换至瞬变电磁模式，并根据现场情况选择相应的施工参数；
67.施工参数至少包括发射频率、叠加次数和测道数；
68.步骤三，发射供电电路给发射控制电路供电，发射控制电路控制发射信号的产生，通过产生双极性矩形脉冲,由发射线圈向地质体发射激励场；接收线圈接收二次磁场，得到瞬变电磁探测所需的二次磁场信号，通过信号放大电路进行数据放大调理，得到二次磁场放大信号；再经由信号滤波电路进行数据滤波，过滤掉探测过程中所需信号以外频率的杂波以及环境噪声及干扰信号，最后进入ad转换电路进行模数变换，将采集的模拟信号转换为数字信号，得到瞬变电磁法探测数据；
69.步骤四，查看并判断得到的瞬变电磁法探测数据是否合理，是则进行存档，否则返回步骤三；
70.步骤五，将矿井瞬变电磁-核磁共振综合探测装置的采集模式切换至核磁共振模式，并根据现场情况选择相应的施工参数；
71.步骤六，发射供电电路给发射控制电路供电，发射控制电路控制发射信号的产生，通过产生拉莫尔频率的交变电流脉冲,由发射线圈向地质体发射激励场；接收线圈拾取nrm信号，得到核磁共振探测所需的nrm信号，通过信号放大电路进行数据放大调理，得到nrm放大信号；再经由信号滤波电路进行数据滤波，过滤掉探测过程中所需信号以外频率的杂波以及环境噪声及干扰信号，最后进入ad转换电路进行模数变换，将采集的模拟信号转换为数字信号，得到核磁共振法探测数据；
72.步骤七，查看并判断核磁共振法探测数据是否合理，是则进行数据存档并结束探测，否则返回步骤六。
73.具体的，方法还包括步骤八，对步骤三得到的瞬变电磁法探测数据和步骤六得到的核磁共振法探测数据进行数据处理分别得到二者探测成果图，进行综合对比分析。
74.具体的，数据处理具体包括以下子步骤：
75.步骤8.1，对步骤三得到的瞬变电磁法探测数据进行电感校正，得到电感校正数据；
76.步骤8.2，对步骤8.1得到的电感校正数据进行曲线偏移计算，得到偏移数据；
77.步骤8.3，对步骤8.2得到的偏移数据进行滤波处理，得到滤波数据；
78.步骤8.4，对步骤8.3得到的滤波数据进行视电阻率反演计算，得到视电阻率数据；
79.步骤8.5，对步骤8.4得到的视电阻率数据进行视深度计算，得到视深度数据；
80.步骤8.6，根据步骤8.4的视电阻率数据和步骤8.5的视深度数据绘制出瞬变电磁
视电阻率等值线图；
81.步骤8.7，对步骤六核磁共振法探测数据进行叠加运算，得到叠加运算数据；
82.步骤8.8，对步骤8.7得到的叠加运算数据进行数据滤波处理，得到滤波数据；
83.步骤8.9，对步骤8.8得到的滤波数据进行核磁共振参数提取，得到核磁共振参数提取数据；
84.核磁共振参数提取数据包含初始振幅、平均衰减时间、初始相位和接收频率；
85.步骤8.10，对步骤8.9得到的核磁共振参数提取数据进行水文地质参数计算，得到水文地质数据；
86.步骤8.11，根据步骤8.10得到的水文地质数据绘制地下水深度曲线和含水量图；
87.步骤8.12，对步骤8.6得到的瞬变电磁视电阻率等值线图和步骤8.11得到的地下水深度曲线和含水量图进行综合对比分析。