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基于预极化磁共振技术的弱磁场宽量程精确测量方法

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高电压技术 2019年第6期45卷 1873-1878页

作者：朱云峰何为吴嘉敏徐征重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室

核磁共振磁强计是利用原子共振频率与磁场强度的严格线性相关性而制成的磁场精密测量仪器,但受信噪比限制,其测量范围一般≥20 mT。为了拓展其对弱磁场的测量能力,研究了一种基于预极化技术的流水式磁共振磁场测量方法。通过构建测量过... 详细信息

核磁共振磁强计是利用原子共振频率与磁场强度的严格线性相关性而制成的磁场精密测量仪器,但受信噪比限制,其测量范围一般≥20 mT。为了拓展其对弱磁场的测量能力,研究了一种基于预极化技术的流水式磁共振磁场测量方法。通过构建测量过程的数学物理方程,给出了测量曲线的优化方法;通过预极化处理,将磁共振信号强度提高了4.54倍;通过CPMG序列进行信号检测,提高了测量稳定性并降低了硬件需求;通过数据拟合提高了测量速度和精度。最终,在48mT的低均匀度(约2×10^-4)自制核磁共振设备中实现了对0.0788~1.373mT磁场的宽量程高精度测量,且测量精度<0.1μT。

关键词：核磁共振磁强计预极化 CPMG 数据拟合弱磁场

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核磁共振测井的预极化分析与优化

中国石油大学学报（自然科学版） 2014年第5期38卷 75-81页

作者：李新王志战李三国肖立志中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院北京100101 中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室北京102249

分析核磁共振预极化的必要性与设计原理,针对现有预极化方法不能兼顾较大T1范围与极化效率的问题,提出一种基于过极化、欠极化和调理磁场的分级快速预极化改进方法。利用Bloch极化方程,在特定运动速度与T1范围条件下完成预极化场的优化... 详细信息

分析核磁共振预极化的必要性与设计原理,针对现有预极化方法不能兼顾较大T1范围与极化效率的问题,提出一种基于过极化、欠极化和调理磁场的分级快速预极化改进方法。利用Bloch极化方程,在特定运动速度与T1范围条件下完成预极化场的优化设计。结果表明,该方法不但可以有效节省核磁共振运动测量过程中的极化时间,而且具有适用T1范围广的优势,能够为核磁共振测井传感器与脉冲序列设计提供新的思路和重要依据。

关键词：核磁共振测井运动测量预极化 Bloch方程

浅层地面磁共振匀场预极化线圈多源探测阵列研究

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地球物理学报 2024年第12期67卷 4535-4543页

作者：林婷婷赵汗青安芷毓常天琦地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130061 吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130061

地面磁共振(Surface Nuclear Magnetic Resonance,SNMR)技术是唯一能够实现地下水定性定量探测的地球物理方法,在水资源勘探、灾害水调查等领域有较好发展潜力.通过直流线圈发射预极化脉冲能够有效提升信号幅度,然而其布设配置及磁场均... 详细信息

地面磁共振(Surface Nuclear Magnetic Resonance,SNMR)技术是唯一能够实现地下水定性定量探测的地球物理方法,在水资源勘探、灾害水调查等领域有较好发展潜力.通过直流线圈发射预极化脉冲能够有效提升信号幅度,然而其布设配置及磁场均匀性直接影响激发及探测效果,探测阵列的配置方案少有讨论.针对上述问题,本文基于磁偶极子法构建了探测目标水体的均匀目标磁场方程,以线圈功耗为约束求解了规则的地面电流分布,在此基础上引入流函数法实现电流分布与线圈实际布设的等效转换,获取了匀场预极化线圈配置.分别构建方形及长方形分层目标水体模型求解匀场线圈配置进行验证,求解配置与常规方案相比磁场均匀性及分辨率有明显提升,证明了方案的有效性.结果表明:基于目标场法的配置求解方案与常规方案相比,可以根据不同探测目标获取针对性的匀场线圈布设方案并具有良好的探测分辨率和工程应用效率,能够弥补匀场预极化线圈配置设计空白.本文的研究成果,将为浅层多源预极化技术在复杂应用环境下的工程应用提供有力支撑.

关键词：地面磁共振预极化目标场法数值模拟

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基于动态预极化原理的流水式磁共振弱磁场测量方法与系统研究

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基于动态预极化原理的流水式磁共振弱磁场测量方法与系统研究

作者：郭涛宁重庆大学

学位级别：硕士

核磁共振(NMR)磁强计是高场强下高精度磁场测量的首选方法,在工业制造和科学研究领域有重要意义,高场NMR磁强计通常应用在磁共振成像仪(MRI)制造过程中,对其内部磁场强度、空间磁场均匀性、磁场温度漂移等进行测量,成像空间的磁场质量... 详细信息

核磁共振(NMR)磁强计是高场强下高精度磁场测量的首选方法,在工业制造和科学研究领域有重要意义,高场NMR磁强计通常应用在磁共振成像仪(MRI)制造过程中,对其内部磁场强度、空间磁场均匀性、磁场温度漂移等进行测量,成像空间的磁场质量对成像结果至关重要。近些年来,便携式移动磁共振成像设备成为了研究的新热点和产业高地。便携式磁共振成像设备(MRI)工作在低场条件下(预极化方法(流动水样品)来提升其在低场下的信噪比,结合脉冲波方法提升了测量精度以及测量速度,并且具备良好的空间分辨率。完成了整个设备的研制,并最终在自主搭建的测量平台下,完成了实验测量。本文的研究内容主要包括:(1)基于动态预极化技术的流水式磁共振磁场测量方法和信号影响因素研究。针对前人流水式磁共振磁强计采用连续波法,使得测量速度缓慢,测量精度低的缺点,提出了基于脉冲波法的流水式磁共振磁强计,脉冲波法采用宽带脉冲激励样品,对磁共振回波信号进行频谱分析来确定待测磁场的磁场强度,相比于连续波法通过对待测磁场进行频率扫描确定待测磁场强度,流水式磁强计平均测量时间显著缩短,测量精度提升。对传统的流水式磁强计结构进行了改进,阐述了它的测量方法,得到了影响磁共振信号强度的因素,并且通过仿真计算揭示了不同因素(流速、待测磁场不均匀度等)对测量信号强度的影响。(2)极化磁体和水路设计与外围模拟电路研制。为了极化磁体拥有足够的场强使水样品充分极化,本文通过有限元仿真得到了Halbach磁体结构,由16块*6层的钕铁硼小磁块构成,搭建了整个极化磁体,磁体内部场强1.31T,磁体高30cm,外径17cm,内径5cm。为了使磁强计探头拥有良好的空间分辨率,并且能够使探头能够实现分时复用功能并具备良好的检测能力。探头采用玻璃管热工艺进行弯折加工,玻璃管外径3mm,长18cm,宽1.5cm,高1cm。完成探头线圈匹配电路设计与测试,实现功率最大传输。利用双工器实现探头功能切换。前置放大器对接收到的磁共振信号进行放大,拥有23.32d B的放大倍数和1d B噪声系数。(3)磁强计主控电路(谱仪电路)设计研究。为了输出脉冲序列对水样品进行激励并且接收磁共振信号并处理后传输给上位机。本文完成了谱仪电路的完整设计,谱仪电路包括几个部分:脉冲发射电路、信号接收电路、控制电路、电源电路、存储电路。完成了各个部分芯片的选型和谱仪电路原型机制作,对电路各部分功能进行测试,可以正常工作。(4)流水式磁共振磁强计功能验证和结果分析。完成了磁强计研制后,设计了两种待测平台,其中一个为永磁体待测平台,磁场强度为30m T。另一个为螺线管线圈待测平台,磁场强度8m T。通过两种平台验证了磁强计的功能,测量精度在30m T时仅为11n T,在8m T时为22n T。完成了流速和信号强度的关系测量,最优流速下,核磁共振回波信号强度提高了2.69倍,实测数据与理论分析数据符合。综上所述,本文系统研究了流水式磁共振磁场测量系统的测量方法与设计理论。搭建了样机,通过磁场测量实验验证了磁强计的功能,完成了弱磁场下两种磁场强度的测量,测量精度高。实现了快速测量和高测量精度。

关键词：磁共振磁场测量预极化核磁共振弱磁场测量

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快速核磁共振测井实现方法的研究

波谱学杂志 2001年第1期18卷 73-78页

作者：车文华张一鸣夏平畴中国科学院电工研究所北京100080

测井速度慢一直是核磁共振测井所面临的主要困难之一 .对核磁共振测井仪器磁体系统的设计作适当改进 ,无疑是解决该问题的一条有效途径 .有鉴于此 ,本文从理论上研究和推演出了两种快速核磁共振测井实现方法 (预极化方法与加速极化方法 ... 详细信息

测井速度慢一直是核磁共振测井所面临的主要困难之一 .对核磁共振测井仪器磁体系统的设计作适当改进 ,无疑是解决该问题的一条有效途径 .有鉴于此 ,本文从理论上研究和推演出了两种快速核磁共振测井实现方法 (预极化方法与加速极化方法 ) ,它们对于核磁共振测井仪器的磁体系统设计具有参考价值 .计算和分析证明 ,采用这两种方法确实有助于提高核磁共振测井速度 .

关键词：核磁共振测井测井速度预极化加速极化磁体系统

表面状态对Q235钢在不同氯离子浓度溶液中电化学腐蚀行为的影响

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电镀与涂饰 2023年第4期42卷 6-12页

作者：王珍金立兵梁新亚黄河交通学院交通工程学院河南焦作454950 河南工业大学土木工程学院河南郑州450000 中国建筑第七工程局有限公司河南郑州450004

采用电化学法结合失重法,研究了Q235碳钢电极在质量分数分别为2.0%、3.5%和5.0%的NaCl溶液中的腐蚀行为与腐蚀速率的变化规律。结果表明:碳钢电极表面的腐蚀产物会对电化学实验结果的准确性产生较大的影响。在进行电化学测试前,采用−30... 详细信息

采用电化学法结合失重法,研究了Q235碳钢电极在质量分数分别为2.0%、3.5%和5.0%的NaCl溶液中的腐蚀行为与腐蚀速率的变化规律。结果表明:碳钢电极表面的腐蚀产物会对电化学实验结果的准确性产生较大的影响。在进行电化学测试前,采用−30μA/cm^(2)恒定电流对碳钢电极进行极化预处理后测得的腐蚀电流密度随Cl^(-)质量分数的增大而表现出先减小后逐渐趋于稳定的变化趋势,修正后的电化学测试结果与失重实验结果能较好地吻合,两者之间的平均误差为5%~9%。通过对腐蚀电极进行阴极极化预处理,令金属表面腐蚀产物进行充分还原,能够有效降低金属表面腐蚀产物对电化学实验结果造成的偏差。

关键词：碳钢腐蚀氯盐浓度电化学失重法预极化修正

高序热解石墨与玻碳电极上DNA的氧化和吸附行为

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电化学 1999年第2期5卷 186-193页

作者：周剑章吴玲玲罗瑾林仲华厦门大学化学系固体表面物理化学国家重点实验室物理化学研究所

在高序热解石墨（ＨＯＰＧ）电极上，采用微分脉冲伏安法（ＤＰＶ）和电化学原子力显微镜法（ＥＣＡＦＭ）探究小牛胸腺ＤＮＡ（ＣＴＤＮＡ）在电极表面的吸附．实验发现，控制电位下预极化对双链ＤＮＡ在ＨＯＰＧ电极上的吸附有很大的... 详细信息

在高序热解石墨（ＨＯＰＧ）电极上，采用微分脉冲伏安法（ＤＰＶ）和电化学原子力显微镜法（ＥＣＡＦＭ）探究小牛胸腺ＤＮＡ（ＣＴＤＮＡ）在电极表面的吸附．实验发现，控制电位下预极化对双链ＤＮＡ在ＨＯＰＧ电极上的吸附有很大的影响，而对单链ＤＮＡ影响不大．实验表明，在ＨＯＰＧ电极上ＥＣＡＦＭ是ＤＮＡ研究领域十分有用的技术，根据ＡＦＭ图象，结合文献上的ＤＮＡ吸附模型提出了ＣＴＤＮＡ在ＨＯＰＧ电极表面ＤＮＡ吸附的模型．本文还首次采用现场紫外可见反射光谱研究ＤＮＡ的电化学行为。

关键词：电极传感器测定 DNA HOPG 预极化 ECAFM

基于回波感应原理的流水式核磁共振磁场测量方法与系统研究

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基于回波感应原理的流水式核磁共振磁场测量方法与系统研究

作者：朱云峰重庆大学

学位级别：硕士

核磁共振磁强计利用质子共振频率与磁感应强度的线性关系进行磁感应强度的测量,具备1n T的测量精度。但受弱场环境下信噪比低的限制,其测量范围一般不低于20mT。一些新型方法如原子磁力计、量子干涉仪等可以达到1f T的超高测量精度,但... 详细信息

核磁共振磁强计利用质子共振频率与磁感应强度的线性关系进行磁感应强度的测量,具备1n T的测量精度。但受弱场环境下信噪比低的限制,其测量范围一般不低于20mT。一些新型方法如原子磁力计、量子干涉仪等可以达到1f T的超高测量精度,但仅适用于0.1mT以下近零磁场的测量。为实现0.1mT0mT磁场的高精度测量,本文研究了一种流水式核磁共振磁强计,通过预极化技术提升了核磁共振磁强计的弱场测量能力,并基于回波感应原理实现了纵向磁化矢量的测量,提高了系统信噪比和可靠性。本文的研究内容主要包括:（1）对流水式核磁共振磁强计的测量原理进行详细阐述和量化分析;（2）通过分析自差式接收机和感应式接收机的工作原理,提出结合CPMG序列,通过回波感应进行纵向磁化矢量检测的方法;（3）通过构建吸收峰尖锐程度的数学模型,量化分析了各项系统参数对测量结果的影响;（4）完成了整套流水式核磁共振磁强计的系统设计,包含1.31T的Halbach型极化磁体、0.182T的回字形检测磁体、马鞍形激励线圈、螺线管检测线圈、控制电路和上位机软件。其中,控制电路包括以现场可编程门阵列（FPGA）为核心的信号检测电路和以单片机（STM32）为核心的总体控制电路两部分,前者通过对回波信号的数字解调和对脉冲信号的数字调制等技术手段实现了射频脉冲收发器的数字化设计,并通过提取可重复序列模型实现一种通用性更强的列表式序列控制器;后者通过压控恒流源、SDRAM数据存储等技术手段完成了射频激励、流速控制、数据传输等功能的高效协调。实验结果表明,回波感应法对纵向磁化矢量的检测具有更好的可靠性和稳定性;预极化处理使核磁共振回波信号强度提高了5.78倍;引入修正系数（受被测磁场均匀度影响）后的拟合方程与测量数据高度吻合,提高了测量速度和测量精度;激励强度和流速对测量曲线具有显著影响,合理优化系统结构可以获得更加尖锐的测量曲线吸收峰。最终,通过该方法实现0.136mT.215mT磁感应强度的测量,测量精度优于0.1μT,证明了该方法对弱磁场的精确测量能力。

关键词：核磁共振磁场测量预极化回波感应电路设计

3-3型多孔陶瓷压电复合材料制备及其压电发电性能研究

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3-3型多孔陶瓷压电复合材料制备及其压电发电性能研究

作者：王胜辉天津大学

学位级别：硕士

压电复合材料以其具备高压电性能、低阻抗的性能特点而受到了压电发电、柔性穿戴发电机等研究领域的广泛关注。本文提出了一种新型的具有多孔性状的压电陶瓷与环氧相复合形成的3-3型压电复合材料,研究结果表明这种结构的压电复合材料具... 详细信息

压电复合材料以其具备高压电性能、低阻抗的性能特点而受到了压电发电、柔性穿戴发电机等研究领域的广泛关注。本文提出了一种新型的具有多孔性状的压电陶瓷与环氧相复合形成的3-3型压电复合材料,研究结果表明这种结构的压电复合材料具有优异的压电发电性能。本文采用了有机泡沫浸渍法制备了多孔结构的PZT-PZN-PNN陶瓷材料,探究了陶瓷浆体中陶瓷相浓度、浆体p H等对复合材料压电性能的影响;通过预极化工艺处理多孔陶瓷体,将陶瓷块体与添加了碳黑相的环氧树脂复合,对碳黑的添加量及陶瓷相含量对复合性能的影响进行研究;最后制备出了具有较高压电性能的压电复合材料,显著提高了压电复合材料的发电能力。当样品中碳黑相在0.05 wt%、陶瓷浆体中陶瓷相比例为80 wt%,浆体p H=10.2时,柔性复合材料的压电系数d达到了87 p C/N,表明预极化及碳黑复合工艺是提高压电复合材料压电性能的有效手段。本文进行了振动发电测试平台的搭建与整流电路的设计,并以悬臂梁式振动结构对单片压电复合材料进行发电性能的测量。振动发生器连接整流电路后检测到了稳定的直流信号输出,并通过检测输出电压电流与负载的关系确定了单片压电复合材料的等效内阻约为0.25 MΩ;在不同频率下对材料的发电性能进行测试,得出在振动频率为5 Hz时复合材料的电压输出信号达到最大,材料形变量也达到极值,此时材料所产生的开路电压达到40.12 V,短路电流达到了175.84μA,当检测电路中电阻负载为0.3 MΩ附近时检测到最大的功率密度输出,达到了296.4μW/cm。

关键词： 3-3型压电复合材料预极化碳黑复合压电性能压电发电