[发明专利]多维核磁共振测量方法

说明书

本发明提出了一种用于材料检测的多维核磁共振数据采集及处理的分析方法。该方法适用于不同场强不同配置下的核磁共振检测仪器。该方法涉及多种核磁共振脉冲序列，通过对得到的三维数据结构体进行相应数据处理，可分析得到检测材料的孔隙度、孔隙结构、饱含流体种类、骨架磁化系数以及非均质性等重要参数。

本发明是中国申请日为2017年3月27日，申请号为2017101862466，名称为“多维核磁共振测量方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及核磁共振领域，尤其涉及一种多维核磁共振测量方法的实现过程及其数据处理的过程。

技术背景

核磁共振技术作为一种先进的无损探测手段，在医学、能源、材料、农林、食品、安全监测、化工等多个领域均有着极为广泛的应用。核磁共振常见的特性参数包括纵向弛豫时间T₁、横向弛豫时间T₂，另外通过核磁共振技术可以快速获得分子的扩散系数D或固体骨架的磁化系数χ。通过在脉冲序列的不同时间段内编辑相应核磁共振特性，可以在多个维度上关联这些核磁共振特性。由这些关联实验可以对孔隙介质性质进行全面的研究，得到更加丰富的信息。核磁共振弛豫特性被应用于探测孔隙介质的孔隙结构，孔隙连通性，孔隙空间结构组成；扩散系数被用于了解内部饱含流体种类以及原油的组分等。因此通过三维核磁共振技术能够在更高的维度上对孔隙介质的孔隙尺寸、内部磁场梯度及复杂流体的分子组成进行综合研究。

孔隙介质内的核磁共振弛豫或扩散响应满足多指数衰减规律。由测量结果反演得到孔隙空间弛豫或扩散分布是一个病态问题。该反演过程的解不唯一，并且测量结果中小的扰动就会对求解结果造成较大影响。通过在求解过程中引入正则化项，对反演过程进行稳定处理。三维核磁共振的数据量大，按照一维数据处理思路进行反演耗时较长。通过对核函数分别压缩后进行张量积，对得到的新的核函数进行奇异值分解，截取满足设定条件数的奇异值，同时采用截取后的正交单位矩阵对三维数据进行压缩，加快反演速度。

发明内容

本发明的目的是阐述三种用于分析材料孔隙结构和内部填充流体特性的多维核磁共振测量方法，以及相应的多维核磁共振数据处理流程。

第一种多维核磁共振测量方法，所述方法包括：

步骤1、向被测样品施加90°射频脉冲将所述宏观磁化强度矢量M₀扳转90°；

步骤2、等待时间τ过后，向被测样品施加第二个90°脉冲，将恢复一定量的磁化矢量从沿着静磁场B₀相同的方向再次扳转90°；

步骤3、在等待T_E/2的时间之后，向被测样品施加180°射频脉冲，相同的等待时间T_E/2过后，会在ACQ通道采集产生自旋回波信号；

步骤4、重复施加180°射频脉冲，会在ACQ通道采集产生重复多个自旋回波信号，得到回波串信号；

步骤5、改变等待时间τ，重复所述步骤2-4以分别采集数个不同等待时间τ下产生的回波串信号；

步骤6、根据采集到的所述回波串信号进行核磁共振数据处理。

其中，步骤5所产生的回波串信号磁化矢量矩阵为：

M(τ,nT_E,mt_s)＝∫∫∫K₁K₂K₃F(T₁,T₂,Δχ)dT₁·dT₂·dΔχ