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技术已经在地学、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)方法找水、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找水仪后的30多年的时间里，SNMR方法成功的在世界各地探测到了地下水，并对地下含水层的分布情况做出定量评价。此后，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，还被用来监测滑坡、考古、环境监测、堤坝渗漏检测等。　　 但是，目前通常的工作方法都是使用单测道模式，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，可以实现多个接收线圈同时接收SNMR信号，这种方法称作多测道SNMR方法。作者在本文中对多测道SNMR方法的理论与方法技术进行尝试性研究。在均匀半空间的地电模型上，对收发线圈都为圆形的SNMR方法在3D含水层模型上的NMR响应情况进行了数值计算。取得了预期效果。　　 作者在本文中完成的工作为:　　 1、研究了多测道SNMR方法的基本理论和方法技术，比较了多测道SNMR方法与传统的单测道SNMR方法数据采集模式特点，体现本论文研究的应用价值。　　 传统的SNMR方法在探测地下水的过程中有简便易行、解释直观等优点，但自身也存在着缺陷。　　 其一，间歇时间较长(通常为30ms)，我们接收到的NMR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。而单测道SNMR方法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信号衰减时间一般在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NMR信号的初始振幅值。　　 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，仪器可以设计较短的间歇时间，这样就能更真实地反应地层中含水层的情况。另外，较短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，较短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解释更有意义，即可以获得更多的地层含水性信息。　　 其二，进行单测道SNMR方法工作时，线圈一般都很大，资料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是三维的，所以，对于当前的单测道SNMR方法来分辨地下水的二维、三维情况难度较大，而多测道SNMR方法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，可以采用多个接收小线圈在地表同时采集信号。这样，就比单纯的用一个大线圈接收信号获得的地下水信息量明显增大。则SNMR方法资料可以提供地下水的2D甚至3D信息。　　 其三，在地面上同时铺设多个线圈接收信号能够极大地提高采集效率。用多测道SNMR方法就能够快速地完成一个剖面上的测量，对地下水的活动状况能够获得更丰富、更准确的信息。　　 另外，多测道SNMR方法对电磁噪声的监测也较为有效，对数据的后期处理起到了重要作用。　　 因此，相对单测道SNMR方法工作模式来说，多测道SNMR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、研究多测道SNMR方法3D含水层正演的计算方法，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通过分析多测道SNMR方法含水层NMR信号的特点，研究多测道SNMR方法的分辨特性。分析多测道SNMR方法的横向分辨率及多测道SNMR方法的横向探测条件。　　 4计算多测道SNMR对三维模型NMR响应的情况。研究不同装置在不同的收发距、对不同的含水层模型上NMR信号响应特征。　　 综上，作者通过Matlab平台实现了均匀地电条件下的多测道SNMR3D正演。该程序能够计算收发线圈为圆形时的模型NMR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。