地面核磁共振测深，英文是Magnetic Resonance Sounding，简写为MRS。　　 早在1946年，位于美国东海岸麻省理工学院(Massachussett Institute of Technology)的E M Purcell小组和位于美国西海岸斯坦福大学(Stanford University)的F Bloch小组几乎同时而又独立的发现了物质中的核磁共振现象，这是核磁共振技术发展中的里程碑。核磁共振技术经过了60多年发展和进步，现已应用到地学、物理学、化学、生物学、医学等很多领域。在地学领域也得到了多项应用。在地学方面的应用包括地面核磁共振测深(MRS)、质子磁力仪、核磁共振波谱仪、岩心测试仪、核磁共振测井等。　　 地面核磁共振测深技术(MRS)在勘查地下淡水领域，具有传统地球物理方法所不具备的诸多优势，如：信息丰富，灵敏度高，经济快捷，反演定量、解释直接等等，它还是一种体积勘探方法，结合实地钻孔资料可以快速确定出水井位并圈定找水远景区。目前，它是地球物理领域可以直接寻找地下水的唯一方法。　　 目前MRS找水实践中普遍采用的收发共圈方法(实际工作中线圈形状有大圆形、大方形、‘8’字形等)，通过改变激发脉冲矩的大小，可以得到测点由浅至深不同深度的含水层信息。线圈铺设操作过程费时费力，但只能得到一维信息。随着核磁共振测深作为一种直接探测地下水的新方法技术，运用领域的不断扩大，如：堤坝检测，高速公路检测，滑坡监测等，要向前发展就必须能提供更多更准确的地下水信息，包括地下水的空间形态，各坐标位置的水文地质参数等。要获得这些结果必须首先了解各具体形态地下水体在不同地面位置激发的响应。用电源代替磁源作为MRS的激发源是一个开创性的大胆设想。目前讨论有限长载流导线作为激发源的层状介质响应的文章并不多，在国外较早的期刊上只能找到载流导线的磁场计算的相关文章，并没有载流导线作为激发源的MRS文章，主要原因可能是线源相对大回圈来说勘探深度有限，其场值垂向衰减很快。该方法较之传统方法有多项优点，其使用方便，占地面积小，信息丰富，可以实现一次激发，多道接收，理论上可以反映1D到3D的地下含水层信息。　　 MRS方法的理论研究和实际运用还处在一维水平，而且国内对该方法的研究多集中在应用方面，到目前为止，国内外关于MRS方法所做的理论研究大多停留在一维正反演的基础上，只有少数几篇关于大回线电磁场数值计算和一维响应数值模拟的文章，没有发现关于二维、三维工作方法技术和正演计算的论文。本文针对传统中心回线的收发模式，提出用有限长接地导线作为场源进行激发的假设，旨在通过长线源激发在两侧接收的方法，使核磁共振从点状接收变成面状接收，在信息采集上从一维走向三维，不仅可以大大提高工作效益，从理论上来说也可以更精确反映地下含水层的信息。　　 在MRS现有的发展水平上，无论在一维还是多维，都有一些问题尚待研究，如：地下介质电和磁的各向异性、分布特征以及地形和界面起伏等对结果可能造成的影响；复杂地质模型的正反演问题；如何选择合适的反演方法提高反演的速度和精度；收发方式上，能否针对特定应用领域采取不同激发方式，实现多道接收，分离线圈接收的技术；在成果解释上，如何通过结合其它地球物理方法进行多参数的联合反演来提高反演解释的精确性问题以及不同激发和接收方式的噪声压制问题；　　 本文首先介绍了核磁共振现象和MRS方法基本工作原理，推导MRS信号表达式及大回线源在水平层状各向同性介质中的磁场响应。　　 第三章主要研究有限长接地载流导线作为MRS方法的激发源，将通入交流电的有限长导线看作水平电偶极子的叠加，将各向同性水平层做为地电断面的理想模型，首先计算水平电偶极子电磁场，然后根据叠加原理，将电偶极子场沿导线积分，从而得到有限长导线的电磁场。其中主要的难点为磁场表达式的计算，需要一种快速，精度高的方法，从推导公式可以看出，水平电偶极子电磁场和有限长导线源电磁场的表达式都是用含零阶或一阶贝塞尔函数的无穷积分形式表示出来，然而贝塞尔函数本身就有震荡的特征，无穷积分又有一定的困难，为解决此问题，本文选择的是朴化荣等人编著的文献中介绍的一种快速汉克尔变换的方法，并利用Matlab等编程软件进行编程，实现了有限长接地导线的磁场进行了均匀半空间的数值模拟，得出有限长接地导线的磁场分布特点。　　 第四章是本文的重点，即有限长接地导线激发下MRS的一维正演的数值模拟。根据第二章的MRS基本理论和第三章线源的磁场等，利用Matlab编程软件对线源激发下一维MRS正演响应进行数值模拟。第一、二、三节主要对垂直场、扳倒角、核函数等几个参数进行了数值模拟，计算它们在理想条件下的空间分布，发现他们的变化与传统的线圈激发下MRS有类似的空间上的分布变化规律；第四节详细介绍了一个含水层与多个含水层的正演数值计算方法，第五节建立几个典型的含水结构体模型，变化其含水量的大小与埋深情况，分别计算它们的MRS响应，并绘制出振幅和相位与脉冲矩关系的图形，分析其信号变化。　　 第五章中，讨论了目前MRS的几种反演方法，选择吉洪诺夫正则化法来进行线源激发的MRS一维数据反演，并介绍了吉洪诺夫正则化法的实质以及数值计算的实现，初步完成了程序的编写，对上一章典型模型计算出的MRS响应进行了反演，对得到的结果进行了分析。　　 综上所述，本文针对传统中心回线的收发模式，结合目前国际研究前沿，提出了用有限长接地导线作为场源进行激发的工作模式，并进行初步讨论，完成了线源激发场的数值模拟，一维正演与一维反演的计算与程序实现，分析论证了利用有限长接地导线激发MRS这种方法的可行性。