核磁共振测量流体流速的方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种核磁共振测量流体流速的方法与装置，该方法应用于核磁共振测量流体流速的装置，该方法包括：预极化磁体段对待测流体样品进行预极化处理；射频天线在测量磁体段的作用下与预极化处理后的待测流体样品产生共振信号，并将共振信号传输至处理设备；处理设备根据共振信号计算待测流体样品的流速。本发明专利技术提供的核磁共振测量流体流速的方法与装置在待测流体样品具有较高流速时也能准确测量其流速，实现了对于不同流速范围的流体的流速的测量。

【技术实现步骤摘要】
核磁共振测量流体流速的方法与装置
本专利技术涉及核磁共振技术，尤其涉及一种核磁共振测量流体流速的方法与装置。
技术介绍
核磁共振流体分析仪是基于核磁共振(NuclearMagneticResonance，简称NMR)原理对流体进行识别的仪器，具有实时、快速和准确的优点，因而得到了广泛的应用。核磁共振在流体流速测量中也有广泛的应用，目前，有两种NMR测量流速的方法：一种依赖于固定梯度场或者射频梯度场，通过流体流动产生的NMR信号相位偏移来得到流体流速信息。另外一种根据NMR信号大小变化来判断流体流速。但是，现有技术的NMR测量流速的方法均只能测量流体流速较小的情况，不能实现对于不同流速范围的流体流速的测量。
技术实现思路
本专利技术提供一种核磁共振测量流体流速的方法与装置，用于解决现有技术中的NMR测量流速的方法不能实现对于不同流速范围的流体流速进行测量的问题。一方面，本专利技术提供一种核磁共振测量流体流速的方法，该方法应用于核磁共振测量流体流速的装置，该装置包括：流体管、磁体、至少两个射频天线、高导磁外壳和处理设备；上述流体管位于上述高导磁外壳内；上述磁体包括预极化磁体段和测量磁体段，上述磁体套设在上述流体管的外部、且位于上述高导磁外壳和上述流体管之间；上述至少两个射频天线绕设于上述流体管的外壁、且位于上述测量磁体段和上述流体管之间；上述至少两个射频天线的输出端与上述处理设备连接；上述方法包括：上述预极化磁体段对待测流体样品进行预极化处理；上述射频天线在上述测量磁体段的作用下与预极化处理后的上述待测流体样品产生共振信号，并将上述共振信号传输至上述处理设备；上述处理设备根据上述共振信号计算上述待测流体样品的流速。进一步地，上述处理设备根据上述共振信号计算上述待测流体样品的流速，包括：根据上述共振信号的回波串的衰减曲线特征，确定采用上述共振信号的至少两个回波的相位计算上述待测流体样品的流速；或者，根据上述共振信号的回波串的衰减曲线特征，确定采用上述共振信号的回波串的衰减曲线特征计算上述待测流体样品的流速。可选地，当上述待测流体样品处于流动状态时流体分子中的氢原子核被上述预极化磁体段极化，上述共振信号的至少两个回波中的奇数波的相位不完全重聚，上述至少两个回波中的偶数波的相位完全重聚；上述处理设备采用上述共振信号的至少两个回波的相位计算上述待测流体样品的流速，包括：上述处理设备根据上述共振信号的至少两个回波的相位，获取上述至少两个回波中的上述奇数波与上述偶数波的相位差；根据上述至少两个回波中的上述奇数波与上述偶数波的相位差，获取上述待测流体样品的流速。进一步地，上述根据上述至少两个回波中的上述奇数波与上述偶数波的相位差，获取上述待测流体样品的流速，包括：采用如下公式获取上述待测流体样品的流速：其中，为上述奇数波和上述偶数波的相位差，γ为旋磁比，G为梯度磁场的磁场梯度，v为流速，TE为上述奇数波和上述偶数波的回波间隔。可选地，上述采用上述共振信号的回波串的衰减曲线特征计算上述待测流体样品的流速，包括：上述处理设备根据上述共振信号的回波串的衰减曲线特征，获取上述预极化处理后的上述待测流体样品的横向弛豫时间T2和纵向弛豫时间T1；上述处理设备根据上述横向弛豫时间T2和纵向弛豫时间T1，获取上述待测流体样品的流速；其中，上述横向弛豫时间T2和上述纵向弛豫时间T1采用如下公式获取：其中，I(t)为t时刻的流体磁化矢量，I0为流体初始磁化矢量，t为流体衰减时间。进一步地，上述处理设备根据上述横向弛豫时间T2和纵向弛豫时间T1，获取上述待测流体样品的流速，包括：采用如下公式计算：其中，I(v,t)为t时刻具有流速v的流体的磁化矢量，L为施加上述脉冲序列的射频天线的有效长度，β为上述待测流体样品的预极化效率，其中，当t远远小于T2时，则计算上述待测流体样品的流速的公式为：另一方面，本专利技术提供一种核磁共振测量流体流速的装置，包括：流体管、磁体、至少两个射频天线、高导磁外壳和处理设备；上述流体管位于上述高导磁外壳内；上述磁体包括预极化磁体段和测量磁体段，上述磁体套设在上述流体管的外部、且位于上述高导磁外壳和上述流体管之间；上述至少两个射频天线绕设于上述流体管的外壁、且位于上述测量磁体段和上述流体管之间；上述至少两个射频天线的输出端与上述处理设备连接；上述流体管，用于容纳待测流体样品；上述预极化磁体段，用于对上述待测流体样品进行预极化处理；上述射频天线，用于在上述测量磁体段的作用下与预极化处理后的上述待测流体样品产生共振信号，并将上述共振信号传输至上述处理设备；上述处理设备，用于根据上述共振信号计算上述待测流体样品的流速。可选地，上述预极化磁体段包括至少三段磁体段；上述至少三段磁体段包括：过极化磁体段、欠极化磁体段和稳定极化磁体段；上述过极化磁体段的磁场强度大于上述测量磁体段的磁场强度，上述欠极化磁体段的磁场强度小于测量磁体段的磁场强度，上述稳定极化磁体段的磁场强度等于测量磁体段的磁场强度。可选地，上述测量磁体段包括：均匀磁场磁体段和梯度磁场磁体段；上述均匀磁场磁体段靠近上述预极化磁体段的一端的外部套设有上述至少两个射频天线中的第二天线线圈；上述均匀磁场磁体段用于产生均匀磁场，以使上述第二天线线圈能够在上述测量磁体段的作用下与预极化处理后的高速待测流体样品产生共振信号；上述梯度磁场磁体段外套设上述至少两个射频天线中的第一天线线圈；上述梯度磁场磁体段用于产生梯度磁场，以使上述第一天线线圈能够在上述测量磁体段的作用下与预极化处理后的低速待测流体样品产生共振信号；其中，上述高速待测流体样品为流速大于15cm/s的待测流体样品；上述低速待测流体样品为流速小于等于15cm/s的待测流体样品；上述至少两个射频天线均可以用于发射脉冲序列和接收所述待测流体样品返回的核磁共振信号。可选地，上述装置还包括第三天线线圈；上述第三天线线圈套设在上述均匀磁场磁体段远离上述预极化磁体段的一端的外部，用于辅助测量上述待测流体样品的流体信息以区别流体类型。本专利技术提供的核磁共振测量流体流速的方法与装置，该方法应用于核磁共振测量流体流速的装置，该装置包括：流体管、磁体、至少两个射频天线、高导磁外壳和处理设备。其中，磁体包括预极化磁体段和测量磁体段，当待测流体样品在流经预极化磁体段对应的流体管时，可以对待测流体样品进行预极化处理，经过预极化处理后的待测流体样品可以在测量磁体段的作用下与射频天线产生共振信号，并通过射频天线将共振信号传输至处理设备以进行流速计算。本专利技术提供的核磁共振测量流体流速的方法与装置由于对待测流体样品进行了预极化处理，这样可以保证在待测流体样品具有较高流速时也可以被准确测量，实现了对于不同流速范围的流体的流速的测量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一核磁共振测量流体流速的方法流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一核磁共振测量流体流速的装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的核磁共振测量流体流速的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核磁共振测量流体流速的方法，其特征在于，所述方法应用于核磁共振测量流体流速的装置，该装置包括：流体管、磁体、至少两个射频天线、高导磁外壳和处理设备；所述流体管位于所述高导磁外壳内；所述磁体包括预极化磁体段和测量磁体段，所述磁体套设在所述流体管的外部、且位于所述高导磁外壳和所述流体管之间；所述至少两个射频天线绕设于所述流体管的外壁、且位于所述测量磁体段和所述流体管之间；所述至少两个射频天线的输出端与所述处理设备连接；所述方法包括：所述预极化磁体段对待测流体样品进行预极化处理；所述射频天线在所述测量磁体段的作用下与预极化处理后的所述待测流体样品产生共振信号，并将所述共振信号传输至所述处理设备；所述处理设备根据所述共振信号计算所述待测流体样品的流速。

【技术特征摘要】
1.一种核磁共振测量流体流速的方法，其特征在于，所述方法应用于核磁共振测量流体流速的装置，该装置包括：流体管、磁体、至少两个射频天线、高导磁外壳和处理设备；所述流体管位于所述高导磁外壳内；所述磁体包括预极化磁体段和测量磁体段，所述磁体套设在所述流体管的外部、且位于所述高导磁外壳和所述流体管之间；所述至少两个射频天线绕设于所述流体管的外壁、且位于所述测量磁体段和所述流体管之间；所述至少两个射频天线的输出端与所述处理设备连接；所述方法包括：所述预极化磁体段对待测流体样品进行预极化处理；所述射频天线在所述测量磁体段的作用下与预极化处理后的所述待测流体样品产生共振信号，并将所述共振信号传输至所述处理设备；所述处理设备根据所述共振信号计算所述待测流体样品的流速。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理设备根据所述共振信号计算所述待测流体样品的流速，包括：根据所述共振信号的回波串的衰减曲线特征，确定采用所述共振信号的至少两个回波的相位计算所述待测流体样品的流速；或者，根据所述共振信号的回波串的衰减曲线特征，确定采用所述共振信号的回波串的衰减曲线特征计算所述待测流体样品的流速。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述待测流体样品处于流动状态时流体分子中的氢原子核被所述预极化磁体段极化，所述共振信号的至少两个回波中的奇数波的相位不完全重聚，所述至少两个回波中的偶数波的相位完全重聚；所述处理设备采用所述共振信号的至少两个回波的相位计算所述待测流体样品的流速，包括：所述处理设备根据所述共振信号的至少两个回波的相位，获取所述至少两个回波中的所述奇数波与所述偶数波的相位差；根据所述至少两个回波中的所述奇数波与所述偶数波的相位差，获取所述待测流体样品的流速。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述至少两个回波中的所述奇数波与所述偶数波的相位差，获取所述待测流体样品的流速，包括：采用如下公式获取所述待测流体样品的流速：其中，为所述奇数波和所述偶数波的相位差，γ为旋磁比，G为梯度磁场的磁场梯度，v为流速，TE为所述奇数波和所述偶数波的回波间隔。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用所述共振信号的回波串的衰减曲线特征计算所述待测流体样品的流速，包括：所述处理设备根据所述共振信号的回波串的衰减曲线特征，获取所述预极化处理后的所述待测流体样品的横向弛豫时间T2和纵向弛豫时间T1；所述处理设备根据所述横向弛豫时间T2和纵向弛豫时间T1，获取所述待测流体样品的流速；其中，所述横向弛豫时间T2和所述纵向弛豫时间T1采用如下公式获取：其中，I(t)为t时刻的流体磁化矢量，I0为流体初始磁化矢量，t为...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖广志，肖立志，陈伟梁，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11