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水是人类生存的最基本的条件。虽然我国水资源总量丰富，但是人均占有量少，而且时空分布不合理。《新一轮国土资源大调查纲要》也指出了要开展西北、西南缺水区的地下水勘查，引进和推广核磁共振(NMR)直接找水的新方法、新技术以缓解供需矛盾。目前，世界上只有少数几个国家能够生产核磁共振找水仪器，我国在核磁共振找水仪器生产方面还是空白。 目前，NUMIS、NUMIS和NUMIS均是由PC机控制的当今世界上最先进的直接探测地下水的设备。NUMIS、NUMIS发射功率大，适合于深层地下水勘探。NUMIS为轻型核磁共振找水仪，体积小，重量轻，适合于浅层地下水探查和研究工程地质问题。本论文着眼于国产核磁共振找水仪器迫切需求，对轻型核磁共振找水仪器模型进行初步研究。 核磁共振(NMR)技术是当今世界上的尖端技术。核磁共振的基本原理是氢核在地磁场作用下，处在一定的能级上。如果以具有拉摩尔频率的交变磁场对地下水中的质子进行激发，则使原子核能级间产生跃迁，即产生核磁共振。地面核磁共振(SNMR)找水方法的基本原理是通过交变电流脉冲产生的交变磁场来激发地下水中的氢核，使地下水中氧核形成宏观磁矩。这一宏观磁矩在地磁场中产生旋进运动，其旋进频率为氢核所特有。拾取由不同激发脉冲矩激发产生的NMR信号，该信号的包络线呈指数规律衰减，信号强弱或衰减快慢直接与水中质子的数量有关，即NMR信号的幅值与所探测空间内自由水含量成正比。
核磁共振找水仪利用地面核磁共振找水的基本原理。核磁共振找水仪的发射机向发射线圈中供入频率为当地拉摩尔频率的交变电流。在切断发射电流脉冲后，核磁共振找水仪接收机用同一线圈拾取由不同激发脉冲矩激发产生的NMR信号，然后对接收到的信号进行数据处理和反演解释，不打钻就可以揭示地下水的赋存状态和提供含水层的平均孔隙度的信息。中国地质大学首次利用地面核磁共振方法对滑坡问题进行研究，并在世界上首次将核磁共振技术应用于文物考古。地面核磁共振方法为解决浅层地下水探查和研究水环境变化引起的水文地质和工程地质问题(滑坡监测、堤坝隐患、考古等)提供了新的仪器和方法。
核磁共振找水仪是一部集信号发射、数据采集、数据处理和理论解释于一体的检测系统。核磁共振找水仪的结构复杂，发射机发射功率大，接收机灵敏度很高，可以检测到纳伏级的信号，数据采集过程和数据处理解释复杂。由于核磁共振仪器是近几十年才发展起来的新型仪器，仪器的相关资料比较缺乏，研究的人员比较少，目前国内还没有核磁共振找水仪器内部结构的研究成果发布。本论文核磁共振找水仪器内部结构的研究只是一种模型研究，不一定和真正的核磁共振找水仪器相符。由于对核磁共振找水仪的研究工作量大，以及时间有限，本论文只对发射机部分进行了初步研究。
论文简要介绍了地面核磁共振找水方法的基本原理，叙述了地面核磁共振找水方法的研究和发展状况，介绍了现有NUMIS核磁共振找水仪的系统结构。参照现有核磁共振找水仪器的设计方法，对发射机电源、发射信号的合成、数据采集控制主板、发射机功率驱动电路以及上位机数据采集控制软件进行了初步的研究，目的是为填补我国核磁共振找水仪器的空白，实现核磁共振找水装备的国产化作铺垫。
发射机电源采用数字控制DC/DC变换器来实现，采用PWM电源芯片进行PID调节来实现输出电压的稳定。发射信号采用FPGA设计了DDS模块来生成SPWM信号，并对生成的SPWM信号进行处理。数据采集控制主板的设计采用基于NiosII的嵌入式系统。NiosII处理器是基于RISC技术的通用嵌入式处理器芯片软内核，以IP核的方式将它提供给设计者。本论文借助于．Altera公司的SOPC Builder等开发工具，选择了合适的CPU及外设，定制了片上可编程系统，并在NiosII IDE开发环境下进行了数据采集控制主板软件的开发。发射功率驱动电路由IR2110驱动IGBT功率管组成的全桥电路来实现。上位机的数据采集控制软件采用Microsoft VC++6.0软件基于MFC进行编程，实现了上位机与数据采集控制主板的串行通信。
本论文实现了0～200V的数字可调电源、基于NioslI嵌入式处理器的数据采集控制主板、SPWM合成模块、发射机的功率驱动电路、NioslI嵌入式处理器的数据采集控制程序以及上位机数据采集控制软件的初步设计，电路调试中发现了一些问题。本论文对核磁共振找水仪发射机部分的设计与现有的核磁共振找水仪发射机还有很大的差距。
核磁共振找水仪作为一种新的地质勘探仪器，有着广阔的发展和应用前景。我们国家需要更多的人参与核磁共振找水仪器的研究，以加速核磁共振找水仪器国产化的进程，形成民族化的找水产业。