CN111595887A - 样品含氢流体量一维空间分布的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,包括:向被测样品施加第一预设脉宽的180°射频脉冲;在第一预设时间内,向被测样品施加第一预设幅度的频率编码补偿梯度,并采集被测样品的核磁共振信号;将被测样品的核磁共振信号进行一维傅里叶变换得到被测样品在一维空间分布中各位置的核磁共振信号量;根据被测样品在一维空间分布中各位置的核磁共振信号量和预设的核磁共振信号量与含氢流体量之间的第一函数关系计算被测样品在一维空间分布中各位置的含氢流体量。该方法可以计算被测样品在一维空间分布中各位置的含氢流体量,实现了对于同一样品一维空间不同位置上的含氢流体量检测。
Description
技术领域
本发明涉及核磁共振领域,具体涉及一种样品含氢流体量一维空间分布的检测方法。
背景技术
核磁共振技术作为一种先进的无损检测手段,已经应用在医药、化工、生物、食品、纺织、能源地矿等多领域。基于核磁共振信号量与含氢流体量成正比的关系,利用核磁共振技术进行样品含氢流体量的检测已在各大领域进行,例如纤维上油率、食品含水含油率、钻井液含油率、岩心孔隙度等参数的检测。但是,传统核磁共振检测均是对样品整体的含氢流体量进行检测,没有对同一样品不同空间位置上的含氢流体量进行检测,而实际研究中,有时就需要针对样品不同位置进行研究。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供了一种样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,以解决现有技术中没有对同一样品不同空间位置上的含氢流体量进行检测的问题。
本发明实施例提供了一种样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,包括:向被测样品施加第一预设脉宽的180°射频脉冲;在第一预设时间内,向被测样品施加第一预设幅度的频率编码补偿梯度,并采集被测样品的核磁共振信号;将被测样品的核磁共振信号进行一维傅里叶变换得到被测样品在一维空间分布中各位置的核磁共振信号量;根据被测样品在一维空间分布中各位置的核磁共振信号量和预设的核磁共振信号量与含氢流体量之间的第一函数关系计算被测样品在一维空间分布中各位置的含氢流体量。
可选地,通过以下步骤获取预设的核磁共振信号量与含氢流体量之间的第一函数关系:向标准样品施加第一预设脉宽的180°射频脉冲;在第一预设时间内,向标准样品施加第一预设幅度的频率编码补偿梯度,并采集标准样品的核磁共振信号;将标准样品的核磁共振信号进行一维傅里叶变换得到标准样品在一维空间分布中各位置的核磁共振信号量;根据标准样品在一维空间分布中各位置核磁共振信号量与标准样品在一维空间分布中各位置含氢流体量得到核磁共振信号量与含氢流体量之间的第一函数关系。
可选地,第一函数关系式为:S(x)=k*m(x),其中,S(x)为核磁共振信号量,m(x)为含氢流体量,k为核磁共振信号量与含氢流体量的系数。
可选地,标准样品中的含氢流体与被测样品中的含氢流体属于同一物质。
可选地,将被测样品的核磁共振信号进行一维傅里叶变换得到被测样品在一维空间分布中各位置的核磁共振信号量,包括:将被测样品的核磁共振信号进行一维傅里叶变换得到被测样品核磁共振信号量随氢质子共振频率变化的第二函数关系;获取氢质子共振频率与一维空间位置坐标的第三函数关系;根据第二函数关系与第三函数关系得到被测样品不同位置核磁共振信号量。
可选地,第三函数关系式为:ω(x)=γ*G1*x,其中,ω为氢质子共振频率,γ为氢质子的磁旋比,G1为第一预设幅度的频率编码补偿梯度,x是梯度场一维空间位置坐标。
可选地,在向被测样品施加第一预设脉宽的180°射频脉冲之前,方法还包括:向被测样品施加第二预设脉宽的90°射频脉冲;在第二预设时间内,向被测样品施加第二预设幅度的频率编码补偿梯度。
可选地,核磁共振仪包括以1H原子核为测试对象的核磁共振仪。
可选地,含氢流体为含1H原子核的流体。
可选地,含氢流体包括水、乙醇、煤油。
可选地,含氢流体量为含氢流体的质量。
可选的的,第一预设幅度的范围为0-15Gs/cm,第一预设脉宽的范围为1-100μs,第二预设幅度的范围为0-15Gs/cm,第二预设脉宽的范围为0.5-50μs。
本发明实施例提供的样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,通过在向被测样品施加第一预设脉宽的180°射频脉冲后,向被测样品施加第一预设幅度的频率编码补偿梯度,使得磁场强度呈线性变化,磁场中被测样品不同位置的氢质子共振频率发生变化,从而采集到的核磁时域信号是不同位置信号的累积,通过一维傅里叶变换,可以将采集到的核磁时域信号转换为频域信号,使得一维傅里叶变换后的不同频率对应了被测样品一维空间不同位置的信号量,再通过预设的核磁共振信号量与含氢流体量之间的第一函数关系,从而可以计算被测样品在一维空间分布中各位置的含氢流体量,实现了对于同一样品一维空间不同位置上的含氢流体量检测。且该检测方法操作简单,检测时间短,适用于不同领域的含氢流体一维空间分布检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例样品含氢流体量一维空间分布的检测方法的流程图;
图2示出了本发明实施例的脉冲序列时序图;
图3示出了本发明实施例测得的岩心样品各位置含氢流体量。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,如图1所示,包括:
S101.向被测样品施加第一预设脉宽的180°射频脉冲。在本发明实施例中,采用核磁共振仪对被测样品进行含氢流体量检测。具体的,核磁共振仪可以具体为以1H原子核为测试对象的核磁共振仪。含氢流体为含1H原子核的流体。含氢流体包括水、乙醇、煤油。含氢流体量为含氢流体的质量。第一预设脉宽的范围可以为1μs-100μs。
S102.在第一预设时间内,向被测样品施加第一预设幅度的频率编码补偿梯度,并采集被测样品的核磁共振信号;具体的,对于特定的静磁场而言,磁场均匀区内部不同位置的磁场强度B0是定值,但是施加频率编码补偿梯度后,磁场轻度强度呈现线性变化,即B=B0+GX*x,其中GX为磁场梯度,x是在梯度场一维空间位置坐标,这样,梯度场不同位置的氢质子共振频率也将发生变化,磁场强度越高,共振频率越大。采集到的核磁共振信号是核磁时域信号,是不同位置信号的累积。第一预设时间可以1ms-20ms,第一预设幅度0Gs/cm-15Gs/cm。
S103.将被测样品的核磁共振信号进行一维傅里叶变换得到被测样品在一维空间分布中各位置的核磁共振信号量;具体的,采集的核磁共振信号为核磁时域信号,通过一维傅里叶变换可以将核磁时域信号转换为核磁频域信号,也即不同频率信号的累积,也即一维傅里叶变换后的不同频率对应了被测样品不同位置的信号量。
S104.根据被测样品在一维空间分布中各位置的核磁共振信号量和预设的核磁共振信号量与含氢流体量之间的第一函数关系计算被测样品在一维空间分布中各位置的含氢流体量。具体的,预设的核磁共振信号量与含氢流体量之间的第一函数关系是通过标准样品得到的。
本发明实施例提供的样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,通过在向被测样品施加第一预设脉宽的180°射频脉冲后,向被测样品施加第一预设幅度的频率编码补偿梯度,使得磁场强度呈线性变化,磁场中被测样品不同位置的氢质子共振频率发生变化,从而采集到的核磁时域信号是不同位置信号的累积,通过一维傅里叶变换,可以将采集到的核磁时域信号转换为频域信号,使得一维傅里叶变换后的不同频率对应了被测样品一维空间不同位置的信号量,再通过预设的核磁共振信号量与含氢流体量之间的第一函数关系,从而可以计算被测样品在一维空间分布中各位置的含氢流体量,实现了对于同一样品一维空间不同位置上的含氢流体量检测。且该检测方法操作简单,检测时间短,适用于不同领域的含氢流体一维空间分布检测。
具体的,可以通过以下步骤获取预设的核磁共振信号量与含氢流体量之间的第一函数关系:向标准样品施加第一预设脉宽的180°射频脉冲;在第一预设时间内,向标准样品施加第一预设幅度的频率编码补偿梯度,并采集标准样品的核磁共振信号;将标准样品的核磁共振信号进行一维傅里叶变换得到标准样品在一维空间分布中各位置的核磁共振信号量;根据标准样品在一维空间分布中各位置核磁共振信号量与标准样品在一维空间分布中各位置含氢流体量得到核磁共振信号量与含氢流体量之间的第一函数关系。在本实施例中,标准样品中的含氢流体与被测样品中的含氢流体属于同一物质。对于标准样品,可以通过实验测得各位置的含氢流体量,通过核磁共振仪获得标准样品各位置的核磁共振信号量,将标准样品各位置的含氢流体量和核磁共振信号进行拟合,可以得到核磁共振信号量与含氢流体量之间的第一函数关系。
在可选的实施例中,核磁共振信号量与含氢流体量之间的第一函数关系为线性关系,第一函数关系式为:S(x)=k*m(x),其中,S(x)为核磁共振信号量,m(x)为含氢流体量,k为核磁共振信号量与含氢流体量的系数。
在可选的实施例中,步骤S103,将被测样品的核磁共振信号进行一维傅里叶变换得到被测样品在一维空间分布中各位置的核磁共振信号量,具体包括如下步骤:将被测样品的核磁共振信号进行一维傅里叶变换得到被测样品核磁共振信号量随氢质子共振频率变化的第二函数关系;获取氢质子共振频率与一维空间位置坐标的第三函数关系;根据第二函数关系与第三函数关系得到被测样品不同位置核磁共振信号量。具体的,第二函数关系式为:其中,f(t)是核磁共振时域信号,t是时间,ω为氢质子共振频率,i是虚数的单位,第三函数关系式为:ω(x)=γ*G1*x,其中,ω为氢质子共振频率,γ为氢质子的磁旋比,G1为第一预设幅度的频率编码补偿梯度,x是梯度场一维空间位置坐标。通过第二函数关系式与第三函数关系式的计算,可以得到被测样品不同位置的核磁共振信号量。
在可选的实施例中,在步骤S101,向被测样品施加第一预设脉宽的180°射频脉冲之前,样品含氢流体量一维空间分布的检测方法还包括:向被测样品施加第二预设脉宽的90°射频脉冲;在第二预设时间内,向被测样品施加第二预设幅度的频率编码补偿梯度。具体的,向被测样品施加第二预设脉宽的90°射频脉冲;在第二预设时间内,向被测样品施加第二预设幅度的频率编码补偿梯度是为了使质子聚相位,第二预设幅度的范围可以为0Gs/cm-15Gs/cm,第二预设脉宽的范围可以为0.5μs-50μs,第二预设时间可以为0ms-1ms。
为了便于理解本发明,以下以含水岩心样品为例对本发明进行进一步的说明。
(1)将岩心样品在蒸馏水中浸泡8小时以上;
(2)取出岩心样品,擦干岩心样品表面残留的蒸馏水后,将岩心样品放在玻璃样品瓶中,然后放入核磁共振仪器的样品仓中;
(3)选择如图2所示的脉冲序列,在射频通道(RF通道)上向被测样品施加脉宽为P1的90°射频脉冲;在半回波时间(DL1)内,在GR通道上施加幅度为GA0的频率编码补偿梯度;在RF通道上向被测样品施加脉宽为P2的180°射频脉冲;在信号采样总时间(ACQ)内,在频率编码通道(GR通道)上施加幅度为GA1的频率编码梯度。其中,P1=5μs,P2=10μs,GA0=3Gs/cm,GA1=1Gs/cm,DL1=1ms,ACQ=3ms,TW=500ms。
(4)在信号采集通道(Signal通道)上采集岩心样品信号数据f样(t),并进行保存;
(5)对f样(t)作傅里叶变换得到S样(ω),并根据公式ω(x)=γ*G1*x得到S样(x);
(6)换入标准岩心样品,重复步骤(3)-(5),得到水的核磁共振信号量S(0.39)为98373,而S(0.39)=k*m(0.39),通过实验事先测得标准岩心样品每层厚度为0.39mm,每个厚度含水质量为0.1g,从而m(0.39)=0.1,从而计算得到k为983730;
(7)根据步骤(5)和步骤(6)分别得到了S样(x)和k,从而根据公式S(x)=k*m(x)可以计算得到样品不同位置的含水质量m(x),计算结果如图3所示。
虽然结合附图描述了本发明的实施例,但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型,这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (12)
1.一种样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,其特征在于,包括:
向被测样品施加第一预设脉宽的180°射频脉冲;
在第一预设时间内,向所述被测样品施加第一预设幅度的频率编码补偿梯度,并采集所述被测样品的核磁共振信号;
将所述被测样品的核磁共振信号进行一维傅里叶变换得到所述被测样品在一维空间分布中各位置的核磁共振信号量;
根据所述被测样品在一维空间分布中各位置的核磁共振信号量和预设的核磁共振信号量与含氢流体量之间的第一函数关系计算所述被测样品在一维空间分布中各位置的含氢流体量。
2.根据权利要求1所述的样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,其特征在于,
通过以下步骤获取所述预设的核磁共振信号量与含氢流体量之间的第一函数关系:
向标准样品施加第一预设脉宽的180°射频脉冲;
在第一预设时间内,向所述标准样品施加第一预设幅度的频率编码补偿梯度,并采集所述标准样品的核磁共振信号;
将所述标准样品的核磁共振信号进行一维傅里叶变换得到所述标准样品在一维空间分布中各位置的核磁共振信号量;
根据所述标准样品在一维空间分布中各位置核磁共振信号量与所述标准样品在一维空间分布中各位置含氢流体量得到核磁共振信号量与含氢流体量之间的所述第一函数关系。
3.根据权利要求2所述的样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,其特征在于,所述第一函数关系式为:
S(x)=k*m(x)
其中,S(x)为核磁共振信号量,m(x)为含氢流体量,k为核磁共振信号量与含氢流体量的系数。
4.根据权利要求2所述的样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,其特征在于,所述标准样品中的含氢流体与所述被测样品中的含氢流体属于同一物质。
5.根据权利要求1所述的样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,其特征在于,将所述被测样品的核磁共振信号进行一维傅里叶变换得到所述被测样品在一维空间分布中各位置的核磁共振信号量,包括:
将所述被测样品的核磁共振信号进行一维傅里叶变换得到所述被测样品核磁共振信号量随氢质子共振频率变化的第二函数关系;
获取氢质子共振频率与一维空间位置坐标的第三函数关系;
根据第二函数关系与第三函数关系得到所述被测样品不同位置核磁共振信号量。
6.根据权利要求5所述的样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,其特征在于,所述第三函数关系式为:
ω(x)=γ*G1*x
其中,ω为氢质子共振频率,γ为氢质子的磁旋比,G1为第一预设幅度的频率编码补偿梯度,x是梯度场一维空间位置坐标。
7.根据权利要求1所述的样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,其特征在于,在向被测样品施加第一预设脉宽的180°射频脉冲之前,所述方法还包括:
向被测样品施加第二预设脉宽的90°射频脉冲;
在第二预设时间内,向所述被测样品施加第二预设幅度的频率编码补偿梯度。
8.根据权利要求1所述的样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,其特征在于,所述核磁共振仪包括以1H原子核为测试对象的核磁共振仪。
9.根据权利要求1所述的样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,其特征在于,所述含氢流体为含1H原子核的流体。
10.根据权利要求9所述样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,其特征在于,所述含氢流体包括水、乙醇、煤油。
11.根据权利要求1所述的样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,其特征在于,所述含氢流体量为含氢流体的质量。
12.根据权利要求1所述的样品含氢流体量一维空间分布的检测方法,其特征在于,所述第一预设幅度的范围为0Gs/cm-15Gs/cm,第一预设脉宽的范围为1μs-100μs,第二预设幅度的范围为0Gs/cm-15Gs/cm,所述第二预设脉宽的范围为0.5μs-50μs。
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