自1946年发现核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,缩写为NMR)现象到现在的60多年时间里，NMR已经在地学、物理学、化学、生物学、医学等领域得到了成功应用。在地学方面的应用包括地面核磁共振(Surface Nuclear Magnetic Resonance,缩写为SNMR)、质子磁力仪、NMR波谱仪、NMR测井、岩心测试仪等。从1978年前苏联科学家开始利用NMR现象研制成功Hydroscope找水仪过后的30多年的时间里，SNMR方法成功地在世界各地探测到了地下水，并能一定程度的对地下含水层的分布情况做出定量评价。自此，世界上出现了一系列核磁共振找水仪器，包括Hydroscope、NUMIS等，它们为地球物理工作者提供了研究地下水的工具。　　 然而，SNMR方法作为一种直接探测地下水的新的手段，它属于较尖端较前缘的具有一定学科交叉性的探测技术，整个学科发展受到测控技术、软件技术、工程水文地质、岩石物理学等相关学科的进步影响。它需要我们对它的理论与实际应用不断研究，其中包括正反演理论、信号的处理、工作方法的改进、应用领域的拓展等。现在，地面核磁共振不仅成功地用于寻找地下水，还被用来滑坡监测、考古、环境监测、堤坝渗漏等。　　 但是目前通常的工作方法都是使用的收发共圈模式，即使用同一个线圈既作为激发线圈激发地下水，又作为接收线圈接收信号。本文研究的是将激发线圈与接收线圈分离开来，分别使用不同的线圈的一种探测方法。这种方法称作分离线圈SNMR方法。作者将在本文中对分离线圈SNMR理论与方法进行尝试研究。在均匀半空间的地电模型上，对收发线圈都为圆形的分离线圈SNMR3D模型的响应情况进行了数值计算。作者在本文中完成的工作为：　　 1.研究了分离线圈的方法理论，比较分离线圈SNMR方法与传统的收发共圈采集模式，提出本论文研究的积极意义。　　 收发共圈SNMR方法在探测地下水的过程中有简便易行、解释直观等的优点，但自身也存在着的缺陷。　　 其一，它有一段较长的间歇时间，我们接收到的信号当中有一个重要的反应含水量大小的参数—初始振幅。初始振幅是在激发脉冲停止时接收到的信号的大小，即t=0ms时的信号振幅。而收发共圈是利用一个开关控制激发与接收的。当激发停止，开关从激发端连到接收端接收信号的过程有一个间歇时间，或者叫它死区时间。在这段间歇时间内是无法接收到信号的，在这之后接收到的信号已经是经过严重衰减。虽然在处理数据时能够通过零时外延给予初始振幅大小的修正，但是由于间歇时间太长(一般为30ms，而我们测得的地下水的衰减时间一般在30ms-600ms)，这样就加大了我们在进行数据处理时对于t=0ms时的初始振幅的推断的难度。这就要我们尽量缩短间歇时间，这样得到的信号再经过处理才最接近于初始振幅的值。　　 将激发线圈与接收线圈使用不同的线圈，就不存在控制开关在激发端与接收端之间转换的过程，也就避免了较长的间歇时间问题。这时可以用少得多的间歇时间，这样就能更真实地反应地下水的含水情况。另外，较少的间歇时间对于弛豫时间的测量也是大有帮助的。考虑到较长的采集时间，核磁共振找水仪对于每一个脉冲，测量长度一般为240ms左右。而测得的水的弛豫时间可能要比这大。这就需要对信号曲线进行外延。初始接收到的信号是最强的。因此，较少的间歇时间对于准确的拟合衰减曲线有着重要的作用，对水的弛豫时间的推断有着明显的意义。　　 其二，收发共圈时，线圈大小一般都很大，处理时采用的是一维解释。因为核磁共振是一个体积勘探的方法，它将地下水都看做是一维层状分布。而地下水的分布实际上的三维的，所以对于当前的收发共圈来分辨地下水的二维、三维情况难度较大，而分离线圈能够用线圈在地面上的任意位置接收信号，采集方法灵活多样，比如可以采用多个小线圈在地表同时采集信号。这样，获得的地下水信息就比单纯的用一个大线圈接收多得多。　　 其三，用分离线圈有省时省力的特点，用一个线圈激发，而同时在地面上铺设多个线圈接收信号能够极大地提高采集效率。通过该方式，用分离线圈就能够快速地完成一个剖面上的测量，对地下水的活动情况能够获得更多、更准的信息。　　 另外，分离线圈对噪声的监测也较为有效，对数据的后期处理起到了很好的参考作用。　　 因此相对收发共圈工作模式来说，分离线圈方法有着极大的潜在优势，这种方法有更为广泛的应用前景，它应当成为今后地面核磁共振方法的发展趋势。　　 2.研究分离线圈SNMR3D正演的计算方法，对正演公式中的重要参数-核函数进行了数值计算。对不同装置的核函数进行计算并分析其特征。分析了影响核函数特征的扳倒角、垂直场等参数特性。　　 3.通过分析分离线圈SNMR信号的特点，研究分离线圈的分辨特性。分析分离线圈的横向分辨率及分离线圈的横向探测条件。　　 4.计算分离线圈对三维模型响应的情况。研究分离线圈装置在不同的收发距、对不同的模型的响应情况。　　 5.探讨适合分离线圈三维地面核磁共振的工作方法技术。针对分离线圈的响应特点，对比分析多种分离线圈的工作方法，建议适应实际情况的工作模式。　　 综上，作者通过Matlab平台实现了均匀地电条件下的分离线圈SNMR3D正演。该程序能够计算收发线圈为圆形时的模型响应，计算结果与在收发共圈模式下一维探测情况使用的商业软件吻合较好。网格越小，精度越高。利用计算好的核函数矩阵进行正演，其正演速度与NUMIS一维正演软件相当。