A modeling and inversion method of spin echoes to measure magnetic resonance sounding transverse relaxation time in surface applications

作为新兴地球物理方法之一, 地面磁共振技术具有直接探测优势. 但由于其发展时间较短, 相关建模及反演方法介绍较少, 传统的自由感应衰减探测方法不仅精度有限, 且适应性较差. 近年来, 应用自旋回波信号直接探测横向弛豫时间是地面磁共振领域的研究热点. 本文推导了其灵敏度核函数及正演公式, 引入线性空间反演方案, 即通过奇异值分解将含噪自旋回波信号由时间域变换至空间域. 为避免矩阵病态问题, 采用奇异值滤波法抑制分解病态程度, 并联合同时迭代重建技术进一步提升空间域矩阵求解精度. 结合非线性拟合对空间域矩阵参数进行提取, 实现含水层对应含水量、横向弛豫时间的有效估计. 通过模拟野外实验并进行数据解释, 证实了该方案能够有效降低浅层含水量至1.5%, 横向弛豫时间估测误差至0.02 s. 本文的研究成果, 将为地面横向弛豫时间探测及相关理论发展及方法在水文地质调查方面的推广应用提供有力支撑.