CN109254026A - 核磁测量仪器 - Google Patents

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Abstract

带有测量装置的核磁测量仪器，测量装置具有控制设备、发生器设备、天线设备、接收设备和测量信号路径，其具有激励信号路径和反应信号路径，天线设备具有天线信号路径。核磁测量仪器，其确定测量信号路径的不稳定特征。测量装置具有周围环境信号路径和传递设备，第一换接开关在第一切换状态中使发生器设备与激励信号路径相连接且在第二切换状态中与周围环境信号路径相连接，第二换接开关在第一切换状态中使接收设备与反应信号路径相连接且在第二切换状态中与周围环境信号路径相连接，测量信号路径的一部分被周围环境信号路径包围，发生器设备产生测试激励信号，在应用测试激励信号和测试反应信号的情况下确定测量信号路径的特征。

Description

核磁测量仪器
技术领域
本发明涉及一种用于执行在介质处的核磁测量的带有测量装置的核磁测量仪器。
背景技术
对此，测量装置具有控制设备、发生器设备、第一和第二调节设备、天线设备、接收设备和测量信号路径。测量信号路径包括激励信号路径和反应信号路径，且天线设备具有天线信号路径。在此，激励信号路径和反应信号路径在天线信号路径中一致。
发生器设备构造用于产生激励信号，第一调节设备构造用于调节激励信号，且天线设备构造用于传递经调节的激励信号到介质上。另外，天线设备还构造用于探测通过激励信号在介质中引起的反应信号，第二调节设备构造用于调节反应信号，且接收设备构造用于接收经调节的反应信号。控制设备尤其构造用于控制发生器设备和接收设备。另外，控制设备设计用于评估反应信号。
激励信号路径将激励信号从发生器设备经由第一调节设备和经由天线设备引导到介质上，且反应信号路径将反应信号从介质经由天线设备且经由第二调节设备引导至接收设备。由此，激励信号路径从发生器设备延伸直至到介质中，且第一调节设备和天线设备处于激励信号路径中。反应信号路径从介质出来延伸直至接收设备，且天线设备和第二调节设备处于反应信号路径中。
核磁测量仪器构造成在运行中执行在介质处的核磁测量且从核磁测量中确定关于介质的信息。在通过测量装置执行核磁测量的情形中，在存在之前已经磁化介质的宏观磁场的情形中，介质的原子核的进动通过将原子核激励成核磁共振来影响，且评估核磁共振。因此，核磁测量经常也称为核磁共振测量或磁体共振测量，且相应的测量仪器称为核磁共振测量仪器或磁体共振测量仪器。为了产生宏观磁场，核磁测量仪器具有磁场产生装置。
进动是具有核自旋的元素的原子核的特征。核自旋可理解为可通过矢量描述的角动量，且相应地通过核自旋引起的磁矩也可通过矢量描述，其平行于角动量的矢量。宏观磁场的存在促使在介质中的带有磁矩的原子核的过剩，其平行于宏观磁场取向，由此介质具有宏观磁化，其在其整体上可通过矢量描述。原子核的磁矩的矢量在存在宏观磁场的情况下以宏观磁场的矢量在原子核的部位处进动。这是进动这一特征。进动(Praezission)的频率称为拉莫频率ωL且成比例于宏观磁场的磁通量密度B的值。拉莫频率根据ωL=γB来计算。对此，γ是旋磁比率，其对于氢核最大。
将原子核激励成核磁共振通过以测量激励信号的形式的激励信号进行。激励信号在大多数情况下是RF信号且由发生器设备产生，然后由激励信号路径引导至第一调节设备且在调节信号路径上引导穿过第一调节设备，在其中其被调节。经调节的激励信号然后由激励信号路径引导至天线设备且在激励信号路径上引导穿过天线设备。天线设备将经调节的激励信号传递到介质上。发生器设备为了产生激励信号经常具有数模转换器，且第一调节设备为了调节激励信号通常具有增强器。增强器通常为功率增强器。
核磁共振作为在介质中引起的反应信号以测量反应信号的形式由天线设备探测。反应信号从介质由反应信号路径引导至天线设备且然后在反应信号路径上引导穿过天线设备。另外，反应信号由反应信号路径引导至第二调节设备且在反应信号路径上引导穿过调节设备，在其中该反应信号被调节。经调节的反应信号然后由反应信号路径引导至接收设备，由其接收经调节的反应信号。接收设备为了接收经调节的反应信号经常具有模数转换器，且第二调节设备为了调节反应信号具有增强器。增强器通常为用于增强相比于激励信号非常弱的信号。
测量激励信号是激励信号，且激励信号具有基本上至少一个电磁RF脉冲。至少在测量激励信号的情形中，这样的RF脉冲在大多数情况下具有拉莫频率。测量激励信号例如具有激活脉冲和至少一个再聚焦脉冲。激活脉冲引起以介质的相对宏观磁场的矢量横向的宏观磁化的形式的核磁共振，其以拉莫频率以宏观磁场的矢量旋转。旋转的横向的宏观磁化可作为以自由的感应衰减(其在英文中称为“自由感应衰减”且简称为FID)的形式的测量反应信号，且/或，在再聚焦后作为回音信号被探测。由此，测量反应信号具有自由的感应衰减和/或至少一个回音信号。于是当原子核彼此各个磁矩的进动的相的在激活脉冲或再聚焦后首先存在的关系例如通过宏观磁场中的非均匀性被干扰时，需要旋转的横向的磁化的再聚焦。再聚焦通过再聚焦脉冲实现，其重建相的关系且为测量激励信号的一部分。
天线设备具有天线信号路径，激励信号路径和反应信号路径在其中一致。另外，天线设备通常具有天线换接开关，其在第一切换状态中将天线信号路径与激励信号路径连接且在第二切换状态中将天线信号路径与反应信号路径连接。天线换接开关可构造为主动的或被动的换接开关。天线换接开关经常为被动的换接开关，其切换状态取决于信号的功率，其经由测量信号路径传播。如果功率超过确定的功率阈值，则天线换接开关在第一切换状态中且功率在确定的功率阈值以下，那么其在第二切换状态中。通常，被动的天线换接开关具有二极管作为切换元件。当天线换接开关构造为主动的换接开关时，那么其通常可控制。在大多数情况下，天线换接开关由控制设备控制。由此，天线信号路径不仅引导激励信号而且引导接收信号且在该意义中激励信号路径和反应信号路径在天线信号路径中一致。
通常，天线设备具有线圈设备。线圈设备在大多数情况下具有唯一的线圈，其不仅用于传递激励信号到介质上而且用于探测来自介质的反应信号。然而也存在这样的线圈设备，其具有第一线圈用于传递激励信号到介质上和第二线圈用于探测来自介质的反应信号。天线设备通常设计为带有共振频率的共振振荡回路，且具有调谐电路。调谐电路构造成在考虑拉莫频率的情况下调整共振振荡回路的共振频率，尤其将共振频率调整到拉莫频率上。另外，天线设备通常具有匹配线路用于避免在从一侧上的激励信号路径或反应信号路径和在另一侧上的天线信号路径的过渡处的信号反射。
介质经常也具有多个相。为了确定关于各个相的信息，各个相的原子核必须可激励成可区分的核磁共振。例如，当各个相的纵向驰豫具有彼此不同的纵向驰豫常数T1时，核磁共振可彼此区分。因为从油源输送的多相介质基本上作为流体相具有原油和(盐)水且作为气态相具有天然气，所有相的原子核具有氢核且通常尤其相原油和(盐)水的特征在于不同的纵向驰豫常数T1，核磁测量仪器特别适用于确定从油源输送的介质的信息。
在研究所描述的类型的核磁测量仪器的情形中看出的是，测量信号路径的特征经受波动，该特征因此不稳定。变得看出的是，波动具有不同的原因。原因例如是温度相关性、在测量信号路径例如控制设备中的构件的连续散射和老化、发生器设备、第一和第二调节设备、天线设备和接收设备。同样，介质的特征取决于温度。另一原因是测量信号路径通过介质的负载，其中负载尤其取决于介质的传导性。
发明内容
本发明的一个任务因此是说明所描述类型的核磁测量仪器，其确定测量信号路径的至少一个不稳定特征。
该任务根据本发明首先且主要通过以下方式解决，即，测量装置具有周围环境信号路径和传递设备，周围环境信号路径和传递设备彼此相连接且传递设备构造用于信号在周围环境信号路径和天线信号路径之间的双向的传递。信号在周围环境路径和天线信号路径之间的双向的传递尤其涉及激励信号由周围环境信号路径到天线信号路径上的传递和反应信号由天线信号路径到周围环境信号路径上的传递。
另外，本发明特征在于如下，即，第一换接开关如此布置，使得在第一切换状态中发生器设备与激励信号路径相连接且在第二切换状态中发生器设备与周围环境信号路径相连接，且第二换接开关如此布置，使得在第一切换状态中接收设备与反应信号路径相连接且在第二切换状态中接收设备与周围环境信号路径相连接。第一和第二换接开关具有各一个第一和第二切换状态且切换状态可控制。
此外，本发明的特征在于如下，即，控制设备构造成首先操控第一换接开关和第二换接开关，从而测量信号路径的一部分通过周围环境信号路径包围，且然后以发生器设备产生测试激励信号，由测试激励信号引起的测试反应信号以接收设备接收，且在应用测试激励信号和测试反应信号的情况下确定测量信号路径的特征，其中特征是测量信号路径的不稳定特征。因为测量信号路径不仅包括测量装置而且包括介质，不稳定特征不仅包括测量装置的不稳定特征，而且包括介质的不稳定特征。控制设备的描述的构造引起，控制设备在运行中实施相应的。相同的适用于控制设备的任意的设计方案。
根据本发明的核磁测量仪器相对于描述的核磁测量仪器的优点是，其构造成确定测量信号路径的不稳定特征。
通过第一换接开关在原始的激励信号路径中和第二换接开关在原始的反应信号路径中的布置，为了执行核磁测量，进行控制设备的设计方案的改变。因此，在根据本发明的核磁测量仪器的一种设计方案中设置成，控制设备构造成执行核磁测量，通过控制设备首先不仅将第一而且第二换接开关分别带到第一切换状态中，且然后产生测量激励信号，接收由测量激励信号引起的测量反应信号且在应用测量激励信号和测量反应信号的情况下确定关于介质的信息。
当第一换接开关在第一切换状态中时，激励信号路径由发生器设备延伸直至到介质中，且当第二换接开关在第一切换状态中时，反应信号路径由介质延伸直至接收设备。周围环境信号路径解耦。
当也就是说，控制设备产生如测量激励信号的激励信号时，由此意味着，控制设备相应地操控发生器设备。当也就是说，控制设备接收如测量反应信号的反应信号时，由此意味着，控制设备相应地操控接收设备。
关于介质的信息例如为介质的速度，或当其为多相介质时，为介质的相的速度或为介质本身的特征，例如各个相在介质处的份额、纵向驰豫时间常数T1或横向驰豫时间常数T2。当核磁测量仪器测量介质的速度或介质的相的速度时，有利的是，测量仪器附加地具有测量管，介质流动穿过该测量管。这样的核磁测量仪器也称为核磁流量测量仪器。优选地，核磁流量测量仪器也构造用于确定另外的特征。
在核磁测量仪器的前述设计方案的一种改进方案中设置成，控制设备此外构造成在应用测量信号路径的确定的特征的情况下提高关于介质的信息的准确度。该设计方案基于如下认识，即，考虑测量信号路径的不稳定特征的波动在确定关于介质的信息的情形中通过核磁测量引起在确定该信息时准确度的提高。
看出的是，这样的不稳定的第一特征是在反应信号路径上的增强。在反应信号路径上的增强在此是如下增强，即，当信号沿着反应信号路径传播时，该信号所经历的增强。因此，在另一设计方案中设置成，控制设备构造成通过如下方式确定测量信号路径的第一特征，即，控制设备首先将第一换接开关带到第二切换状态中且将第二换接开关带到第一切换状态中，且然后产生第一测试激励信号，接收由第一测试激励信号引起的第一测试反应信号，且在应用第一测试激励信号和第一测试反应信号的情况下确定在反应信号路径上的增强作为第一特征。
当第一换接开关在第二切换状态中且第二换接开关在第一切换状态中时，那么激励信号路径的一部分被周围环境信号路径包围，其由第一换接开关延伸直至传递设备。第一调节设备尤其处于激励信号路径的该部分中。发生器设备构造成产生第一测试激励信号作为激励信号。测试激励信号例如是测量激励信号或测量激励信号的一部分。由发生器设备产生的第一测试激励信号通过第一换接开关且然后经由周围环境信号路径传播至传递设备。传递设备将测试激励信号由周围环境信号路径传递到反应信号路径上。另外，测试激励信号经由反应信号路径通过第二调节设备且然后通过第二换接开关传播至接收设备。通过激励信号路径的描述的部分的绕过，测试激励信号不被尤其第一调节设备的不稳定特征影响，由此在传递设备处的测试激励信号相应于在发生器设备处的测试激励信号。测试激励信号由此仅被反应信号路径的不稳定的特征影响，尤其包括第二调节设备和通常同样介质的不稳定的特征。通过测试激励信号经由反应信号路径的影响，从第一测试激励信号中第一测试反应信号。接收设备构造成接收第一测试反应信号作为反应信号。由此，在测试激励信号和测试反应信号中一起占用地获得关于在反应信号路径上的增强的信息。根据本发明看出，以该方式确定的在传递设备和接收设备之间的反应信号路径上的增强相应于测量反应信号在反应信号路径上的增强。
当控制设备构造成除了核磁测量以外还实施第一特征的至少一个确定时，存在对于实施第一特征的至少一个确定和实施核磁测量的时间上的顺序的多个设计方案。在核磁测量仪器的运行中，控制设备实施相应的。
在一种与此有关的设计方案中设置成，控制设备构造成在实施核磁测量之外实施第一特征的至少一个确定。由此，在实施第一特征的至少一个确定和实施核磁测量之间存在时间上的间距。通过时间上的间距，顺序地进行相应的实施方案，因此该设计方案可以简单的方式在测量装置中实施。
在另一与此有关的设计方案中设置成，控制设备构造成在实施核磁测量期间实施第一特征的至少一个确定。在实施核磁测量期间，产生测量激励信号，其包括至少一个RF脉冲。该RF脉冲例如是激活脉冲。激活脉冲引起自由的感应衰减，其是测量反应信号的一部分。优选地，在自由的感应衰减的区间上进行第一特征的至少一个确定，其由控制设备不作为测量反应信号的一部分来评估，由此避免了相互的影响。这例如适用于自由的感应衰减的一部分，其具有幅度，其对于通过控制设备的评估而言过小。通常，测量激励信号除了激活脉冲以外还具有至少一个再聚焦脉冲。与其相应地，测量反应信号然后除了自由的感应衰减以外还具有至少一个回音信号。优选地，然后同样或备选地在回音信号的区间上进行第一特征的至少一个确定，其由控制设备不作为测量反应信号的一部分评估，由此避免了相互的影响。这例如符合于回音信号的一部分，其具有幅度，其对于通过控制设备的评估而言过小。该设计方案降低了用于实施第一特征的至少一个确定和实施核磁测量的时间需求。然而，相比实施前述设计方案，该设计方案的实施在控制设备中是更耗费的。
当控制设备在运行中实施第一特征的多个确定时，则该确定可不仅在实施核磁测量之外或期间实施，而且可在实施核磁测量之外和期间实施第一特征的确定的实施方案的任意的组合。
当控制设备构造成确定测量信号路径的第一特征时，那么有利的是，进一步构造控制设备，实施第一特征的至少一个第一和第二确定且执行第一特征在第一特征的至少第一和第二确定之间的内推。内推实现了第一特征同样时间上在第一特征的至少第一和第二确定之间的确定。
为了补偿或至少减少在反应信号路径上的增强(即确定的第一特征)的波动对反应信号、如核磁测量的测量反应信号的影响，有利的是，确定增强校准因子，其在与反应信号相乘时将其从增强的波动的影响中释放或至少降低该影响。
因此，在核磁测量仪器的一种设计方案中设置成，控制设备进一步构造成，不仅将第一换接开关而且将第二换接开关分别带到第一切换状态中，且然后产生第一参考激励信号，接收由第一参考激励信号引起的第一参考反应信号，确定第一参考反应信号的第一参考幅度且在应用第一参考激励信号和第一参考反应信号的情况下确定反应信号路径的参考增强，在应用第一参考幅度、参考增强和在反应信号路径上的确定的增强的情况下确定增强校准因子。
增强校准因子作为公式写出：
参考激励信号在此优选地是测量激励信号例如CPMG激励信号。CPMG激励信号具有Carr-Purcell-Meiboom-Gill-脉冲顺序。介质优选地停顿且不具有快速的组分(Komponente)。这样的介质例如是带有硫酸铜(CuSO4)的纯净水。
之后已经看出的是，在反应信号路径上的增强是不稳定的第一特征，此外看出的是，不稳定的第二特征是在介质中的磁通量密度。通常，在介质中的磁通量密度通过由发生器设备产生的激励信号引起。由此，该磁通量密度不通过磁化装置引起。磁通量密度在该意义中不稳定，即，当某一确定的激励信号在多次传递到介质上的情况中引起不同的磁通量密度。为此的原因是测量信号路径、尤其激励信号路径的特征的波动。
因此，在根据本发明的核磁测量仪器的另一设计方案中设置成，控制设备构造成通过如下方式确定测量信号路径的第二特征，即，控制设备首先将第一换接开关带到第一切换状态中且将第二换接开关带到第二切换状态中，且然后产生第二测试激励信号，接收由第二测试激励信号引起的第二测试反应信号，且在应用第二测试激励信号和第二测试反应信号的情况下确定在介质中的磁通量密度作为第二特征。
当第一换接开关在第一切换状态中且第二换接开关在第二切换状态中时，那么反应信号路径的一部分通过周围环境信号路径包围，其由传递设备延伸直至第二换接开关。第二调节设备尤其处于反应信号路径的该部分中。发生器设备构造成产生第二测试激励信号作为激励信号。测试激励信号例如是测量激励信号或测量激励信号的一部分。由发生器设备产生的第二测试激励信号经由激励信号路径通过第一换接开关、第一调节设备和天线设备传播直至到介质中。测试激励信号在介质中引起第二测试反应信号，其中，第二测试反应信号具有关于在介质中的磁通量密度的信息。第二测试反应信号经由反应信号路径传播至传递设备。传递设备将测试反应信号由反应信号路径传递到周围环境信号路径上。另外，测试反应信号经由周围环境信号路径通过第二换接开关传播直至接收设备。通过反应信号路径的描述的部分的绕开，测试反应信号不被尤其第二调节设备的不稳定的特征影响，由此在接收设备处的测试反应信号相应于在传递设备处的测试反应信号。测试反应信号由此仅被激励信号路径的不稳定的特征影响，v包括第一调节设备和介质的不稳定的特征。接收设备构造成接收第二测试反应信号作为反应信号。由此，在测试激励信号中且在测试反应信号中一起占用地获得关于在介质中的磁通量密度的信息。根据本发明看出的是，以该方式确定的磁通量密度相应于在介质中通过激励信号产生的磁通量密度。
在前述设计方案的一种改进方案中设置成，控制设备构造成在区间上积分磁通量密度。磁通量密度的积分在此是对于在通过磁化装置产生的宏观磁场的矢量和通过第二测试激励信号产生且引起磁通量密度的介质的精确的磁化的矢量之间的角度的大小。因为该角度不仅取决于磁通量密度的值而且取决于第二测试激励信号的特性，因此更准确地确定第二特征。尤其，第二测试激励信号的持续时间和时间上的走向属于第二测试激励信号的特性。
当控制设备构造成除了核磁测量以外还实施第二特征的至少一个确定时，存在对于实施第二特征的至少一个确定和实施核磁测量的时间上的顺序的多个设计方案。在核磁测量仪器的运行中，控制设备实施相应的。
在一种与此有关的设计方案中设置成，控制设备构造成在实施核磁测量之外实施第二特征的至少一个确定。由此，在实施第二特征的至少一个确定和实施核磁测量之间存在时间上的间距。通过时间上的间距，顺序地进行相应的实施方案，因此该设计方案可以简单的方式在测量装置中实施。
在另一与此有关的设计方案中设置成，控制设备构造成在实施核磁测量期间实施第二特征的至少一个确定，且将核磁测量的测量激励信号用作第二测试激励信号。在实施核磁测量期间，由发生器设备产生测量激励信号，其至少包括RF脉冲。该RF脉冲例如是激活脉冲。如果测量激励信号具有另外的RF脉冲，则另外的RF脉冲中的一个例如是再聚焦脉冲。优选地，激活脉冲和/或再聚焦脉冲用作第二测试激励信号。该设计方案降低了对于实施第二特征的至少一个确定和实施核磁测量的时间需求。然而，相比实施前述设计方案，实施该设计方案在控制设备中是更耗费的。
当控制设备在运行中实施第二特征的多个确定时，则该确定可不仅在实施核磁测量之外或期间实施，而且可在实施核磁测量之外和期间实施第二特征的确定的实施方案的任意的组合。相同的也适用于第一特征和第二特征的确定的实施方案的组合。
当控制设备构造成确定测量信号路径的第二特征时，那么有利的是，控制设备进一步构造成实施第二特征的至少一个第一和第二确定且实施第二特征在第二特征的至少第一和第二确定之间的内推。内推实现了第二特征同样时间上在第二特征的至少第一和第二确定之间的确定。
为了补偿或至少减少在介质中的磁通量密度、即第二特征的波动，有利的是，确定理想的90°脉冲。理想的90°脉冲的特征在于，考虑在测量信号路径、尤其激励信号路径的特征中的波动，从而围绕介质的磁化轴线以90°的转动通过理想的90°脉冲作为激励信号的偏离小于通过通常的90°脉冲的偏离。
因此，在核磁测量仪器的一种设计方案中设置成，控制设备构造成首先将第一和第二换接开关分别带到第一切换状态中，且然后产生第二参考激励信号，接收由第二参考激励信号引起的第二参考反应信号，在应用第二参考激励信号和第二参考反应信号的情况下确定参考90°脉冲和磁参考通量密度，且在应用参考90°脉冲、磁参考通量密度和磁通量密度的情况下确定理想的90°脉冲。参考90°脉冲引起介质的磁化以刚好90°的转动。备选地或附加地，控制设备构造成对于180°脉冲确定相同的。RF脉冲的参数是其相应的持续时间，其中经过持续时间可调整介质的磁化的转动的值。因此，例如在第一持续时间的情形中转动为90°，且在第二持续时间的情形中为180°。提供该脉冲，因为其经常在激励信号例如激活脉冲和再聚焦脉冲中得到使用。
理想的90°脉冲作为公式写成：
参考激励信号在此优选地为测量激励信号、例如P90CPMG激励信号。这样的激励信号具有至少一个90°脉冲。介质优选地停顿。这样的介质例如是带有硫酸铜的纯净水。
在核磁测量仪器的另一设计方案中设置成，控制设备构造成通过如下方式确定测量信号路径的第三特征，即，控制设备首先将不仅第一换接开关而且第二换接开关分别带到第二切换状态中，且然后产生第三测试激励信号，接收由第三测试激励信号引起的第三测试反应信号，且在应用第三测试激励信号和第三测试反应信号的情况下确定周围环境信号路径的传递函数作为第三特征。优选地，控制设备构造成在应用第三特征的情况下增大不稳定特征、例如第一特征和/或第二特征的确定的准确性。因为不仅测量信号路径而且周围环境信号路径不具有理想的传递特征。周围环境信号路径的该非理想的特征含有在传递函数中且可在其确定之后被考虑。如果不考虑周围环境信号路径的非理想的特征，这损害不稳定的特征的确定的准确度。
在另一设计方案中设置成，传递设备具有电流隔离。通过电流隔离实现信号在周围环境信号路径和天线信号路径之间电流隔离地彼此双向的传递。
在前述设计方案的一种改进方案中设置成，电流隔离通过空心变压器来实现。
在一种相对于前述改进方案备选的改进方案中设置成，电流隔离通过用于将信号由周围环境信号路径传递至天线信号路径的第一空心变压器且通过用于将信号由天线信号路径传递至周围环境信号路径的第二空心变压器实现。
附图说明
详细地，给出了设计和改进核磁测量仪器的大量可行性方案。对此不仅参考排在独立专利权利要求后面的专利权利要求而且结合附图参考优选的实施例的随后的描述。在附图中：
图1示出了核磁测量仪器的一个实施例，
图2示出了核磁测量仪器的测量装置，
图3a和3b示出了测量装置的传递设备的两个实施例，
图4a至4b示出了信号的顺序，其由测量装置产生和接收，
图5a至5d示出了信号的另一顺序，其由测量装置产生和接收，且
图6a至6d示出了信号的还另一顺序，其由测量装置产生和接收。
参考符号
1 核磁测量仪器
2 测量管
3 磁化装置
4 测量装置
5 介质
6 控制设备
7 发生器设备
8 第一换接开关
9 第一调节设备
10 天线设备
11 天线换接开关
12 传递设备
13 第二调节设备
14 第二换接开关
15 接收设备
16 测量信号路径
17 激励信号路径
18 反应信号路径
19 天线信号路径
20 周围环境信号路径
21 第一空心变压器
22 第二空心变压器
23 激活脉冲
24 再聚焦脉冲
25 自由的感应衰减
26 回音信号
27 第一特征的确定的第一实施方案
28 第一特征的确定的第二实施方案
29 第二特征的确定的第一实施方案
30 第二特征的确定的第二实施方案。
具体实施方式
图1以概括性透视图示出了核磁测量仪器1，其在该实施例中设计为核磁流量测量仪器。核磁测量仪器1具有测量管2、磁化装置3和测量装置4。因为核磁测量仪器1在运行中，介质5在测量管2中存在且磁化装置3磁化在测量管2中存在的介质5，从而在介质5处核磁测量可通过测量装置4执行。
图2以框图示出了测量装置4的基本的构件。测量装置4具有控制设备6、发生器设备7、第一换接开关8、第一调节设备9、带有换接开关11的天线设备10、传递设备12、第二调节设备13、第二换接开关14、和接收设备15。
另外，测量装置4具有测量信号路径16，其包括激励信号路径17和反应信号路径18。激励信号路径17作为点划线呈现且反应信号路径18作为双点划线呈现。此外，测量装置4还具有天线信号路径19，其中激励信号路径17和反应信号路径18在天线信号路径19中一致。另外，测量装置4还具有周围环境信号路径20。周围环境信号路径20和传递设备12彼此相连接，且传递设备12构造用于信号在周围环境信号路径20和天线信号路径19之间的双向传递。
发生器设备7构造用于产生激励信号，第一调节设备9构造用于调节激励信号，且天线设备10构造用于将经调节的激励信号传递到介质5上。另外，天线设备10构造用于探测通过激励信号在介质5中引起的反应信号，第二调节设备13构造用于调节反应信号且接收设备14构造用于接收经调节的反应信号。发生器设备7为了产生激励信号具有数模转换器，第一调节设备9为了调节激励信号具有功率增强器，天线设备10为了传递激励信号到介质5上且为了探测反应信号具有线圈设备，第二调节设备13为了调节反应信号具有用于弱信号的增强器，且接收设备15为了接收反应信号具有模数转换器。
第一换接开关9如此布置，使得在第一切换状态中发生器设备7与激励信号路径17相连接且在第二切换状态中发生器设备7与周围环境信号路径20相连接。第二换接开关14如此布置，使得在第一切换状态中接收设备15与反应信号路径18相连接且在第二切换状态中接收设备15与周围环境信号路径20相连接。天线换接开关11在第一切换状态中连接天线信号路径19与激励信号路径17，且在第二切换状态中连接天线信号路径19与反应信号路径18。由此，天线信号路径不仅引导激励信号而且引导接收信号，且在该意义中激励信号路径17和反应信号路径18在天线信号路径19中一致。
控制设备6构造用于控制发生器设备7、接收设备15、第一换接开关8、第二换接开关14和天线换接开关11，这在图2中通过箭头以符号的方式表示。
图3a是图2的局部且示出了传递设备12。传递设备12具有电流隔离，从而信号在周围环境信号路径20和天线信号路径19之间的双向的传递电流隔离地实现。电流隔离通过第一空心变压器21实现。第一空心变压器21将周围环境信号路径20和天线信号路径19感应地彼此耦联。第一空心变压器21在周围环境信号路径20和天线信号路径19之间双向地传递信号。
图3b示出了在图3a中示出的传递设备12的一种备选的设计方案。在该备选的设计方案中，周围环境信号路径20电气地划分成两个区段且传递设备12除了第一空心变压器21以外还具有第二空心变压器22。第一空心变压器21将周围环境信号路径20的区段和用于将信号从周围环境信号路径20传递到天线信号路径19上的天线信号路径19感应地彼此耦联，且第二空心变压器22将周围环境信号路径20的其他的区段和天线信号路径19感应地彼此耦联用于将信号从天线信号路径19传递到周围环境信号路径20上。通过第一空心变压器21和第二空心变压器22，信号在周围环境信号路径20和天线信号路径19之间的传递电流隔离地实现。
当在图2中的控制设备6将第一换接开关8带到第一切换状态中且将天线换接开关11带到第一切换状态中且发生器设备7已经被操控以用于产生激励信号，那么激励信号路径17引导激励信号从发生器设备7经由第一换接开关8、经由第一调节设备9、经由天线换接开关11且经由天线设备10到介质5上。当控制设备6已经将第二换接开关14带到第一切换状态中且将天线换接开关11带到第二切换状态中且接收设备15已经调整用于接收反应信号，那么反应信号路径18引导反应信号从介质5经由天线设备10、经由天线换接开关11、经由第二调节设备13且经由第二换接开关14至接收设备15。
控制设备6构造成通过如下方式执行核磁测量，即，控制设备6首先将第一换接开关8和第二换接开关14分别带到第一切换状态中。之后，控制设备6将天线换接开关14带到第一切换状态中，然后产生测量激励信号，然后将天线换接开关11由第一切换状态带到第二切换状态中，然后接收由测量激励信号引起的测量反应信号且在应用测量激励信号和测量反应信号的情况下确定关于介质的信息。
当控制设备6已经将第一换接开关8带到第二切换状态中且将第二换接开关14带到第一切换状态中，那么激励信号路径17的一部分被周围环境信号路径20包围，其由第一换接开关8延伸直至传递信号设备12。第一调节设备9尤其处于激励信号路径17的该部分中。当控制设备6已经将第一换接开关8带到第一切换状态中且将第二换接开关14带到第二切换状态中，那么反应信号路径18的一部分被周围环境信号路径20包围，其由传递设备12延伸直至第二换接开关14。第二调节设备13尤其处于反应信号路径18的该部分中。因此，控制设备6构造成操控第一换接开关8和第二换接开关14，从而测量信号路径16的一部分被周围环境信号路径20包围。
控制设备6构造成当通过周围环境信号路径20包围测量信号路径16的一部分时才以发生器设备7产生测试激励信号，以接收设备15接收由测试激励信号引起的测试反应信号，在应用测试激励信号和测试反应信号的情况下确定测量信号路径16的特征，且在应用测量信号路径的特征的情况下提高来自核磁测量的关于介质5的信息的准确度。
在该实施例中，控制设备6构造成确定测量信号路径16的第一和第二特征且用于提高关于介质5的信息的准确度。
测量信号路径16的第一特征为在反应信号路径18上的增强。这通过如下方式来确定，即，控制设备6首先将第一换接开关8带到第二切换状态中且将第二换接开关14带到第一切换状态中，且然后产生第一测试激励信号，接收由第一测试激励信号引起的第一测试反应信号且在应用第一测试激励信号和第一测试反应信号的情况下确定增强。
测量信号路径16的第二特征为在介质5中的磁通量密度。这通过如下方式来确定，即，控制设备6首先将第一换接开关8带到第一切换状态中且将第二换接开关14带到第二切换状态中且然后产生第二测试激励信号，接收由第二测试激励信号引起的第二测试反应信号，且在应用第二测试激励信号和第二测试反应信号的情况下确定在介质5中的磁通量密度。
控制设备6构造成在实施核磁测量期间和/或之外在运行中实施增强的确定和/或磁通量密度的确定。
图4a至4d对此示出了第一实施例。图4a和4b示出了核磁测量的实施方案。对此，图4a作为测量激励信号示出了激活脉冲23和两个再聚焦脉冲24，且图4b作为测量反应信号示出了自由的感应衰减25和两个回音信号26。
图4c示出了确定反应信号路径18的增强的第一实施方案27和第二实施方案28。第一实施方案27时间上处于实施核磁测量之前且第二实施方案28时间上处于实施核磁测量之后。由此，在实施核磁测量之外进行对反应信号路径18的增强的确定的第一实施方案27和第二实施方案28。
图4d示出了确定介质5的磁通量密度的第一实施方案29和第二实施方案30。第一实施方案29时间上处于实施核磁测量之前且第二实施方案30时间上处于实施核磁测量之后。由此，在实施核磁测量之外进行对介质5的磁通量密度的确定的第一实施方案29和第二实施方案30。此外，确定介质5的磁通量密度的第一实施方案29时间上在确定反应信号路径18的增强的第一实施方案27之前进行，且确定介质5的磁通量密度的第二实施方案30时间上在确定反应信号路径18的增强的第二实施方案28之后。为此的原因是，确定介质5的磁通量密度的实施方案影响核磁测量，因此需要时间上的间距。
图5a至5d示出了第二实施例。图5a和5b示出了已经从图4a和4b中已知的核磁测量的实施方案。
图5c示出了确定反应信号路径18的增强的第一实施方案27和第二实施方案28。第一实施方案27时间上处于实施核磁测量之前，且第二实施方案28时间上处于实施核磁测量之后。由此，在实施核磁测量之外，进行确定反应信号路径18的增强的第一实施方案27和第二实施方案28。
图5d示出了确定介质5的磁通量密度的第一实施方案29和第二实施方案30。第一实施方案29和第二实施方案30在实施核磁测量期间进行，更确切地说，再聚焦脉冲24用作第二测试激励信号。通过应用再聚焦脉冲24作为第二测试激励信号，不发生核磁测量由于实施确定介质5的磁通量密度的影响。
图6a至6d示出了第三实施例。图6a和6b示出了已经从图4a和4b中已知的核磁测量的实施方案。
图6c示出了确定反应信号路径18的增强的第一实施方案27和第二实施方案28。第一实施方案27和第二实施方案28在实施核磁测量期间进行，更确切地说，在自由的感应衰减25和两个回音信号26中的第一个期间。在此应用自由的感应衰减25和回音信号26的区间，其在核磁测量的情形中不用做测量反应信号。
图6d示出了确定介质5的磁通量密度的第一实施方案29和第二实施方案30。第一实施方案29和第二实施方案30在实施核磁测量期间进行，更确切地说，再聚焦脉冲24用作第二测试激励信号。通过将再聚焦脉冲24用作第二测试激励信号，不发生核磁测量由于实施确定介质5的磁通量密度的影响。
当第一实施例相比于两个其他的实施例可更简单地在控制设备6中实现时，第三实施例的实施时间相比于两个其他的实施例更少。

Claims (18)

1.一种用于执行在介质(5)处的核磁测量的带有测量装置(4)的核磁测量仪器(1)，
其中所述测量装置(4)具有控制设备(6)；发生器设备(7)，其用于产生激励信号；第一调节设备(9)，其用于调节激励信号；天线设备(10)，其用于将经调节的激励信号传递到所述介质(5)上且用于探测通过所述激励信号在所述介质(5)中引起的反应信号；第二调节设备(13)，其用于调节所述反应信号；接收设备(15)，其用于接收经调节的反应信号；和测量信号路径(16)，
其中所述测量信号路径(16)具有激励信号路径(17)和反应信号路径(18)，所述激励信号路径(17)引导所述激励信号从所述发生器设备(7)经由所述第一调节设备(9)和所述天线设备(10)到所述介质(5)上且所述反应信号路径(18)引导所述反应信号从所述介质(5)经由所述天线设备(10)和所述第二调节设备(13)至所述接收设备(15)，
其中所述天线设备(10)具有天线信号路径(19)且所述激励信号路径(17)和所述反应信号路径(18)在所述天线信号路径(19)中一致，
其特征在于，
所述测量装置(4)具有周围环境信号路径(20)和传递设备(12)，所述周围环境信号路径(20)和所述传递设备(12)彼此相连接且所述传递设备(12)构造用于信号在所述周围环境信号路径(20)和所述天线信号路径(19)之间的双向传递，
第一换接开关(8)如此布置，使得在第一切换状态中所述发生器设备(7)与所述激励信号路径(17)相连接，且在第二切换状态中所述发生器设备(7)与所述周围环境信号路径(20)相连接，
第二换接开关(14)如此布置，使得在第一切换状态中所述接收设备(15)与所述反应信号路径(18)相连接，且在第二切换状态中所述接收设备(15)与所述周围环境信号路径(20)相连接，
所述控制设备(6)构造成首先操控所述第一换接开关(8)和所述第二换接开关(14)，从而所述测量信号路径(16)的一部分被所述周围环境路径(20)包围，且然后以所述发生器设备(7)产生测试激励信号，以所述接收设备(15)接收由所述测试激励信号引起的测试反应信号，且在应用所述测试激励信号和所述测试反应信号的情况下确定所述测量信号路径(16)的特征。
2.根据权利要求1所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述控制设备(6)构造成通过如下方式实施核磁测量，即，所述控制设备(6)首先将所述第一换接开关(8)带到所述第一切换状态中且将所述第二换接开关(14)带到所述第一切换状态中，且然后产生测量激励信号，接收由测量激励信号引起的测量反应信号，且在应用所述测量激励信号和所述测量反应信号的情形下确定关于所述介质(5)的信息。
3.根据权利要求2所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述控制设备(6)构造成在应用所述测量信号路径(16)的特征的情况下提高关于所述介质(5)的信息的准确度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述控制设备(6)构造成通过如下方式确定所述测量信号路径(16)的第一特征，即，所述控制设备(6)首先将所述第一换接开关(8)带到所述第二切换状态中且将所述第二换接开关(14)带到所述第一切换状态中，且然后产生第一测试激励信号，接收由所述第一测试激励信号引起的第一测试反应信号，且在应用所述第一测试激励信号和所述第一测试反应信号的情况下确定在所述反应信号路径(18)上的增强作为所述第一特征。
5.根据权利要求4和权利要求2或3所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述控制设备(6)构造成在实施所述核磁测量之外实施所述第一特征的至少一个确定。
6.根据权利要求2或3且根据权利要求4或5所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述控制设备(6)构造成在实施所述核磁测量期间实施所述第一特征的至少一个确定。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述控制设备(6)构造成实施所述第一特征的至少一个第一和第二确定，且执行所述第一特征在所述第一特征的至少第一和第二确定之间的内推。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述控制设备(6)构造成首先将所述第一换接开关(8)带到所述第一切换状态中且将所述第二换接开关(14)带到所述第一切换状态中，且然后产生第一参考激励信号，接收由所述第一参考激励信号引起的第一参考反应信号，确定所述第一参考反应信号的参考幅度且在应用所述第一参考激励信号和所述第一参考反应信号的情况下确定所述反应信号路径(18)的参考增强，在应用所述第一参考幅度、所述参考增强和在所述反应信号路径上的增强的情况下确定增强校准因子。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述控制设备(6)构造成通过如下方式确定所述测量信号路径(16)的第二特征，即，所述控制设备(6)首先将所述第一换接开关(8)带到所述第一切换状态中且将所述第二换接开关(14)带到所述第二切换状态中，且然后产生第二测试激励信号，接收由所述第二测试激励信号引起的第二测试反应信号，且在应用所述第二测试激励信号和所述第二测试反应信号的情况下确定在所述介质(5)中的磁通量密度作为所述第二特征。
10.根据权利要求9所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述控制设备(6)构造成在区间上集成所述磁通量密度。
11.根据权利要求2或3且根据权利要求9或10和权利要求2或3所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述控制设备(6)构造成在实施所述核磁测量之外实施所述第二特征的至少一个确定。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述控制设备(6)构造成在实施所述核磁测量期间实施所述第二特征的至少一个确定且应用所述测量激励信号作为所述第二测试激励信号。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述控制设备(6)构造成实施所述第二特征的至少一个第一确定和第二确定，且执行在所述第二特征的至少第一和第二确定之间的内推。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述控制设备(6)构造成首先将所述第一换接开关(8)带到所述第一切换状态中且将所述第二换接开关(14)带到所述第一切换状态中，且然后产生第二参考激励信号，接收由第二参考激励信号引起的第二参考反应信号，在应用第二参考激励信号和第二参考反应信号的情况下确定参考90°脉冲和磁参考通量密度，且在应用所述参考90°脉冲、所述磁参考通量密度和所述磁通量密度的情况下确定90°脉冲。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述控制设备(6)构造成通过以下方式确定所述测量信号路径(16)的第三特征，即，所述控制设备(6)首先将所述第一换接开关(8)带到所述第二切换状态中且将所述第二换接开关(14)带到所述第二切换状态中，且然后产生第三测试激励信号，接收由所述第三测试激励信号引起的第三测试反应信号，且在应用所述第三测试激励信号和所述第三测试反应信号的情况下确定所述周围环境信号路径(20)的传递函数作为所述第三特征。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述传递设备(12)具有电流隔离。
17.根据权利要求16所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，电流隔离通过空心变压器(21)实施。
18.根据权利要求16所述的核磁测量仪器(1)，其特征在于，所述电流隔离通过用于将信号从所述周围环境信号路径(20)传递至所述天线信号路径(19)的第一空心变压器(21)和用于将信号从所述天线信号路径(19)传递至所述周围环境信号路径(20)的第二空心变压器(22)实施。
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吕文标等: "MRI 周围环境及辅助设备维护的探讨" *

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