核磁共振测井仪CPMG脉冲射频场相位研究

核磁共振测井仪通过CPMG脉冲时序测量地层中质子弛豫时间得到地层孔隙度、孔隙结构、流体特性等信息。为提高核磁共振测井仪的信噪比,通过电磁场理论方法研究CPMG脉冲射频场初始相位与井下核磁共振自旋信号幅度关系,由理论计算和实验验证相得出CPMG时序第1个90°脉冲射频电场初始相位为π/2,后续180°镜像脉冲射频电场初始相位为π时核磁共振回波幅度最大,为提高信噪比提供了理论依据。

基于核磁共振CPMG方法比较3D打印体模材料的吸水性

核磁共振体模是用于磁共振成像(MRI)测试的重要组件,由MRI中表现为无信号的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料外壳内装PMMA材料制作的测试组件以及体模测试液(纯水、硫酸铜和氯化钠)组成。近年来,越来越多的磁共振体模通过3D打印的方式制作,来满足体模个性化设计和快速成型需求,然而对于3D打印制作的体模是否能像PMMA材料那样有效防水这一问题尚无相关研究,本研究基于核磁共振PQ001核磁共振分析仪,利用CPMG(Carr Purcell Meiboom Gill)硬脉冲序列测试6种材料(包括3D打印材料:ABS树脂、SLA光敏树脂和DLP光敏树脂;常用体模制备材料:硅胶、水凝胶和PMMA)饱水前后的T_2弛豫时间,以此比较6种不同性质材料的孔隙大小。同时结合6种材料饱水前后T_2信号量的变化率,综合比较材料的吸水情况。结果表明PMMA和光敏树脂、ABS等3D打印材料的孔隙大小明显低于常规体模材料硅胶和水凝胶,而在吸水性上3D打印材料ABS和SLA光敏树脂接近PMMA材料。综合孔隙大小和吸水性两方面比较,ABS和SLA光敏树脂材料在防水防渗透方面与常规磁共振体模外壳材料PMMA相近,可以有效替代PMMA材料用于磁共振体模外壳和插件。

油料种子含油含水率的CPMG序列核磁共振测量

油料种子含油含水率是衡量其品质的重要标准,核磁共振作为测量油料种子含油含水率的一种新方法,越来越受到重视.本文利用低场核磁共振教学实验仪,在没有已知含油含水率油料种子的情况下,提出了采用CPMG序列作为测量序列的新方法,并用该方法测量了油料种子的含油含水率,扩充并改良了脉冲核磁共振学生实验,可以让学生对于核磁共振的应用有更深刻的理解.

基于改进非局部均值的CPMG信号去噪算法

采用低场核磁共振技术进行检测时,接收到的回波信号微弱且信噪比低,真实的信号容易淹没在背景噪声中,严重影响到后续的反演等操作的准确性.针对这一问题,提出利用非局部均值滤波算法对CPMG(Carr Purcell Meiboom Gill)回波信号进行降噪的方法.首先,对算法中至关重要的参数选择的方法进行分析,提出了利用Stein无偏风险估计的自适应参数选取方法;然后,根据回波信号的特性对算法进行改进,即利用信号点数据方差的不同,自适应地求取各点进行非局部均值滤波时的相似窗宽度;最后,求取利用最优参数进行降噪后的CPMG回波信号.对仿真数据和真实数据的反演结果对比分析表明,该改进的非局部均值滤波算法能够取得更好的滤波效果,能够获得较优的反演谱.

通过高斯加权的^1H CPMG弛豫曲线测定橡胶交联密度

CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)回波法是测量橡胶交联密度[常用交联点之间的分子量(Mc)表示]的一种常用核磁共振(NMR)技术,但实验发现通过该技术获得的Mc对于CPMG序列中脉冲间隔时间具有较强的依赖性,导致交联密度NMR测量值与橡胶材料硬度的相关性低.为了克服这一缺点,本文对不同脉冲间隔时间下CPMG实验测得的质子横向驰豫曲线进行高斯加权.通过对高斯加权求和后的质子横向驰豫曲线进行处理分析,实现了对橡胶交联密度更加准确地测量,大幅提升了天然橡胶交联密度NMR测量值与材料硬度的相关性.本文方案测量能获得与~1H DQ NMR方法相当,或比之更佳的交联密度-硬度相关性.同时,本文方案比~1H DQ NMR方法更为高效,整体测量时间缩短为~1H DQ NMR实验时间的1/10.

液体T2弛豫时间测量CPMG磁共振脉冲序列实现与应用

目的:探讨在i_Open 0.36T医用磁共振成像(MRI)系统上开发测试液体T2横向弛豫时间Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG)序列的可行性与实现方法。方法:pascal语言编辑源程序,可调参数控制激发脉冲波形,相位,幅度,持续时间等属性,回波间隔,数据采集次数,采样点数,采样时间等,编排数据记录方式,满足反演求T2的需要。编译源程序,上机调试实验,测试样品T2,与标准值比较。结果:完成了CPMG序列源代码,编译的可行性文件能够在商业磁共振成像仪上运行,测得的CuSO4溶液样品的T2值为197.479 ms。结论:利用该方法实现的CPMG序列所测样品T2值与标称值一致,满足实际应用需要,利用该方法实现CPMG序列是可行的。

我国制造业行业短期波动对长期增长的影响研究——基于CPMG估计方法

文章使用改革以来我国制造业行业面板数据以及考虑截面相关性的混合组均值(CPMG)估计方法,对我国经济短期波动是否通过全要素生产率和投资渠道对长期增长产生影响进行了实证研究,并区分改革不同阶段以及不同要素密集程度行业进行了比较。研究结果表明:在改革的前一阶段,我国制造业行业短期波动通过生产率渠道对长期增长有显著的正面影响,而对投资的影响不会显著为负;在改革的后一阶段,劳动密集型行业短期波动通过全要素生产率渠道对长期增长有显著的正面影响,对投资的影响显著为负,而资本密集型行业短期波动对全要素生产率和投资的影响都不显著。上述结论对不同的波动度量方法是稳健的。

基于CPMG脉冲序列的地面磁共振探测玄武岩磁性含水层研究

地面磁共振测深是目前唯一直接探测地下水的地球物理方法,具有灵敏、高效、无损等优点,在地下水探测中具有独特优势.玄武岩含水层常富含锶、偏硅酸等矿物质,为潜在矿泉水水源地,但其内部磁性矿物的存在限制了常规地面磁共振测深方法的应用.针对这一难题,笔者分别采用FID和CPMG两种脉冲序列开展了地面磁共振测深实验,结合钻孔资料验证了该方法的可行性.通过对两种脉冲序列反演弛豫时间和含水量的对比研究,发现FID脉冲序列反演获得平均横向弛豫时间T*2受非均匀磁场主导,并不能反映含水层孔隙度大小,但反演含水量结果优于CPMG脉冲序列;CPMG脉冲序列可以反演横向弛豫时间T2,但易导致含水量低估.因此,笔者认为在磁性含水层地面磁共振测深中,可采用FID脉冲序列反演含水量并结合CPMG脉冲序列反演T2,实现对含水层富水性和孔隙度大小进行探测.

核磁共振测井常用发射序列研究

本文主要介绍核磁共振测井中几种常用的发射序列,通过不同的发射序列分析,从而得出地层中流体的不同响应信息来对地层流体性质进行判断。

套筒式永磁调速器磁热耦合分析及退磁特性研究

为研究套筒式永磁调速器零部件温升特性对其传动性能的影响,本文运用磁热双向耦合的方法对套筒式永磁调速器在运行时的温度场进行数值仿真分析,并在此基础上分析了永磁体温升退磁效应对永磁调速器传动性能的影响,最后搭建试验平台进行实验验证。分析结果表明,当N48SH永磁体温度由20℃上升至140℃时,永磁调速器的输出转矩下降了29.09%,解释了永磁调速器的温升特性与系统传动性能之间的联系,为套筒式永磁调速器的优化设计和性能预测奠定了基础。

低场核磁共振结合主成分分析法快速检测掺假牛乳

以掺假牛乳样品为低场核磁共振检测对象,利用主成分分析法(PCA)分析处理Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)序列的检测数据,旨在探求一种能有效分析处理样品弛豫数据的快速方法,并用于牛乳品质的监控。对几种常见掺假形式的(掺入水、食盐、尿素、豆浆等)牛乳样品、复原乳以及纯牛乳样品进行了检测和评价。试验结果表明:纯牛乳和掺入不同物质的掺假牛乳在主成分得分图上可以得到很好的区分;纯牛乳、复原乳及其混合乳也得到了有效的辨识;同时各种掺假牛乳样品随掺假物质的掺加比例在图中呈规律性分布。PCA法可用于快速分析处理低场核磁共振数据,低场核磁共振结合PCA法在乳制品的质量控制及评价中具有较大的应用潜力。

利用核磁共振技术研究鱼糜制品在储藏过程中的水分变化

利用核磁共振技术(NMR)监测鱼糜制品相应的自旋-自旋弛豫时间T2以及各组分水的含量变化。研究墨鱼丸、花枝丸两种鱼糜制品在-18℃(正常储藏温度)以及4℃/-18℃(扩大化模拟冷库温度变化)两种储藏条件下各种水分的分布和迁移情况。结果表明:这两种鱼糜制品具有4种流动性不同的水分,其对应的弛豫时间分别为T21、T22、T23、T24(0ms<T21<0.6ms,1ms<T22<3ms,10ms<T23<30ms,75ms<T24<175ms)。弛豫时间T21和T22对应的水为结合水,在储藏过程中变化不大,T23和T24对应的水流动性较大,是水分变化的关键部分。在4℃/-18℃条件下水分的变化比-18℃储藏条件下的变化显著,甚至连结合最紧密的水(T21对应的结合水)也会发生变化。

利用核磁共振技术研究食盐对鱼糜加工的影响

利用核磁共振技术研究食盐的添加对鱼糜加工过程中水分分布状态及迁移情况的影响。结果表明:添加食盐的鱼糜,在盐擂和调味擂溃后高弛豫时间的质子密度增加,低弛豫时间的质子密度减少,水分的流动性增强;而加热后其质子密度的分布与之前是相反的,低弛豫时间质子密度变多,高弛豫时间质子密度变少,持水力变强。同时对质构性质进行测定,分析水分分布与质构特性的相关性,R2均达到0.9以上。在鱼糜制品加工过程中鱼糜的食盐添加量为3.0g/100g是比较适合的。

利用核磁共振技术研究谷物在储藏过程中的变化

利用核磁共振技术CPMG序列测定自旋-自旋弛豫时间T2及其相应的质子密度A21、A22检测17种谷物在室温下的储藏过程中核磁共振驰豫参数的变化规律。研究结果表明,随着储藏时间的延长,弛豫时间对应的质子密度呈现下降的趋势,储藏到3～4个月,出现明显的下降;不同谷物在磁共振上的表现明显不同,可以将17种谷物划分为三类,即耐储藏谷物、较耐储藏谷物和不耐储藏谷物。该项技术快速、无损和对样品没有要求,研究结果可以为食品实际工业生产提供一定的理论指导。

随钻核磁共振自旋回波数据联合编码压缩方法

一维随钻核磁共振CPMG(Carr purcell meiboom gill)自旋回波数据量大,而井下仪器存储容量较小,为了在有限的存储空间内保存更多的数据信息,结合CPMG自旋回波数据呈多指数变化的特点,提出了离散余弦变换(discrete cosine transform,DCT)、游程编码(run-length encoding,RLE)和霍夫曼编码相结合的联合编码压缩方法。首先采用连续光栅扫描法将一维CPMG自旋回波数据重组为二维矩阵,增强数据间的相关性;然后采用DCT变换去除数据冗余;DCT系数经均匀量化后进行游程编码,增强连续重复数据的压缩效率;最后由霍夫曼编码器进一步去除编码冗余。利用仿真数据进行了压缩实验,结果表明,在相对误差不超过5%的前提下,压缩比可以达到15∶1,表明提出的方法能够在较好地保留信号特征的前提下有效压缩信号。与现有方法相比,联合编码方法更适合井下CPMG自旋回波数据的压缩应用。

利用^1H-NMR技术建立植物蛋白饮料品质监控系统

利用1H-NMR技术对植物蛋白饮料进行品质检测,采用CPMG脉冲序列获得样品的T2数据。实验表明,可以利用1H-NMR技术检测样品脂肪含量和水分含量的变化情况。T22反映的是样品中脂肪含量的变化,T23反映的是样品中水分含量的变化。随着花生奶浓度的不断降低,T22峰积分面积比例呈线性下降趋势,T23峰积分面积比例呈线性增长趋势,通过拟合公式可以得到样品相对应的脂肪含量及含水量,从而快速、准确判定样品品质是否符合国家标准。

全开放式单边核磁共振技术研究及系统开发

为了在单边磁体产生的逸散磁场中实现核磁共振技术,信号检测深度能满足相关应用需求,该文分析了非均匀磁场下的核磁共振技术条件,确定射频场目标,设计了单边平面射频线圈和探头,搭建出一套单边核磁共振实验系统.探头具有短脉宽(90°脉宽2.5μs),系统死时间短(10μs)的特点,可实现15μs的半回波时间.应用该系统,在15.3 T/m的巨大梯度磁场下,实现接近5 mm厚度的信号检测,并利用单边磁体的自然梯度磁场,开展了恒定梯度磁场下的扩散测量方法探索.结果表明,该系统可满足需要一定探测深度的领域的应用需求.

核磁共振测井受激回波校正方法研究

核磁共振测井中,受激回波导致CPMG序列中前2个回波与期望值存在较大差异,严重影响仪器信噪比和储层评价效果.为进一步改善核磁共振测井仪性能,通过探究受激回波产生机理,揭示其对CPMG回波串作用规律,提出了受激回波的校正方法.同时针对仪器负载不同,相同发射功率产生射频场强度各异的特性,建立受激回波校正系数与射频场强的数学关系,在不同应用环境中实现对CPMG测量结果的校正.实验表明,在信噪比较低的应用环境中,采用传统的舍去前2个回波的方法误差达24.58%,而该文设计的校正算法误差仅为4.9%.

基于FPGA的核磁共振测井仪控制逻辑设计

核磁共振(NMR)测井仪以CPMG脉冲序列为测量基础,按照CPMG脉冲序列的时序要求完成大功率射频脉冲的发射和微弱回波信号的接收,在脉冲发射完成后快速泄放天线中储存的能量.该文介绍一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的NMR测井仪控制逻辑和典型脉冲序列,详细说明在CPMG脉冲序列下FPGA的工作时序和流程;讨论NMR测井仪发射电路、Q-转换电路和隔离电路的控制原理和时序要求,给出各电路的控制逻辑仿真结果;最后,利用所设计的控制逻辑和自制NMR测井仪探头,在实验室条件下对水溶液进行了测量,得到满意的结果.

核磁共振测井微弱信号DPSD提取算法研究

针对核磁共振测井中采集到的核磁回波信号十分微弱的特点,提出一种微弱信号的提取处理算法(DPSD,相敏检波算法),详细分析了DPSD算法的特点以及数字DPSD算法的实现方法,并对DPSD算法的频谱进行详细分析,提出一种通过FPGA并行执行DPSD算法提高运算速度、增强数据运算时实型的设计。目前已经成功实现该数字DPSD并行回波数据处理算法,并在实际测井过程中得到了很好的应用效果。