自由感應(yīng)衰減(free induction decay, FID)是核磁共振現(xiàn)象的表現(xiàn)形式。下面將對核磁共振中的自由衰減信號（FID）進(jìn)行簡要的介紹。

　　核磁共振設(shè)備中會使用若干種不同種類的線圈。主要包括：梯度線圈和射頻線圈兩種，下面簡單介紹下射頻線圈的功能。

　　射頻線圈具有發(fā)射和接收兩個基本功能，包括發(fā)射線圈本接收線圈。發(fā)射線圈的功能是向檢測樣品發(fā)射射頻脈沖，使質(zhì)子的縱向磁化強(qiáng)度矢量發(fā)生翻轉(zhuǎn)。接收線圈的功能是接收樣品的核磁共振信號。

自由感性衰減信號（FID）

　　這里以π/2脈沖為例，在x軸方向通過發(fā)射線圈發(fā)射π/2脈沖，在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系內(nèi)，脈沖結(jié)束時，縱向磁化強(qiáng)度矢量M0翻轉(zhuǎn)到xOy平面內(nèi)并位于y‘軸方向。這樣在π/2脈沖以后，可以得到一個橫向磁化強(qiáng)度矢量。Mxy ，在xOy平面的運動是螺旋形衰減，見圖1。若把發(fā)射線圈作為接受線圈，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的 Mxy穿過xOy平面內(nèi)位于x軸上的接收線圈，引起拖過線圈磁通量的變化時，就可在接收線圈內(nèi)產(chǎn)生一感應(yīng)電動勢（或感應(yīng)電流），這個感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流稱為核磁共振信號。

圖1.橫向磁化螺旋式衰減

由于Mxy是一個按正弦規(guī)律振蕩、按指數(shù)規(guī)律衰減，所以接受的信號也是按正弦規(guī)律振蕩，按指數(shù)規(guī)律衰減。信號變化如圖2（a）。因此，這種按正弦規(guī)律振蕩、按指數(shù)規(guī)律衰減的核磁共振信號習(xí)慣被稱為自由感應(yīng)衰減信號（free induction decay）

圖2. FID信號波形

　　需要特別注意的是：由于Mxy以角頻率ω0繞外磁場轉(zhuǎn)動，接收到信號的角頻率也是ω0，即信號的頻率與射頻脈沖相等，也就是產(chǎn)生核磁共振的頻率。當(dāng)一個較小的縱向磁化強(qiáng)度矢量M0在π/2脈沖作用下翻轉(zhuǎn)到xOy平面內(nèi)，其產(chǎn)生的FID信號見圖2（b），這說明FID信號的大小與π/2脈沖停止后，Mxy初始大小或π/2脈沖作用前縱向磁化強(qiáng)度大小有關(guān)，Mxy越大，同一時刻產(chǎn)生的FID信號越強(qiáng)。

　　FID信號是強(qiáng)度隨時間的變化波形，經(jīng)傅立葉變換后偶可得到核磁共振信號強(qiáng)度隨頻率ν變化的波形，即核磁共振譜，如圖3，圖中ν0為共振頻率。

核磁共振實驗教學(xué)案例展示：硬脈沖FID 序列測量拉莫爾頻率

圖4.偏振狀態(tài)下的FID信號

圖5.接近共振狀態(tài)下的FID信號

圖6.共振狀態(tài)下的FID信號

（來源：蘇州紐邁分析儀器股份有限公司）

磁共振核磁信號檢測儀（Magnetic Resonance Nuclear Magnetic Resonance (MR-NMR) Signal Detector）是用于檢測和接收核磁共振信號的儀器設(shè)備。它是核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）實驗中的關(guān)鍵組件之一，用于接收和放大樣品中的核磁共振信號，然后將其轉(zhuǎn)換為可測量和分析的電信號。

磁共振核磁信號檢測儀通常包括以下主要組件：

1.探測線圈（Coil）：探測線圈是用于接收核磁共振信號的感應(yīng)線圈。根據(jù)實驗需求和樣品類型的不同，可以使用不同類型的線圈，如表面線圈（Surface Coil）和體積線圈（Volume Coil）。線圈的設(shè)計和構(gòu)造方式可以影響信號的靈敏度和空間分辨率。

2.前置放大器（Preamplifier）：前置放大器用于放大探測線圈接收到的弱核磁共振信號。由于核磁共振信號較弱，需要使用低噪聲的前置放大器將信號增益到足夠的水平，以便后續(xù)處理和分析。

3.射頻放大器（RF Amplifier）：射頻放大器用于進(jìn)一步放大前置放大器輸出的核磁共振信號。射頻放大器通常工作在射頻范圍內(nèi)，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)放大器的功率和頻率。

4.數(shù)字轉(zhuǎn)換器（Analog-to-Digital Converter，ADC）：ADC用于將放大的核磁共振信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便進(jìn)行數(shù)字化處理、存儲和分析。

5.控制系統(tǒng)和計算機(jī)接口：磁共振核磁信號檢測儀通常與計算機(jī)系統(tǒng)連接，用于控制實驗參數(shù)、數(shù)據(jù)采集和存儲等。計算機(jī)可以通過相關(guān)的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析和可視化。

磁共振核磁信號檢測儀的性能和靈敏度對于獲取準(zhǔn)確的核磁共振數(shù)據(jù)至關(guān)重要。因此，在選擇和使用磁共振核磁信號檢測儀時，需要根據(jù)實驗需求、樣品性質(zhì)和預(yù)期的信號強(qiáng)度等因素進(jìn)行評估和選擇。

低場核磁共振主要是指磁場強(qiáng)度比較低的核磁共振儀器。低場核磁共振技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，而且還處在不斷拓展之中，

低場核磁共振技術(shù)主要基于四個方面進(jìn)行樣品分析與檢測：

（1）基于信號幅值的分析檢測；

（2）基于圖像(信號二維分布)的分析檢測；

（3）基于弛豫時間的分析檢測；

（4）基于擴(kuò)散系數(shù)的分析檢測。

低場核磁共振技術(shù)在食品農(nóng)業(yè)、地質(zhì)勘探、石油化工、生物醫(yī)藥、材料科學(xué)等諸多方面體現(xiàn)出越來越廣泛的應(yīng)用，成為一種重要的分析測試工具。

下圖為0.5T磁場強(qiáng)度的低場核磁共振儀器：

低場核磁共振成像分析儀

波譜核磁共振（核磁共振波譜）和核磁是同一種現(xiàn)象的不同描述方式。

核磁共振是指在外加恒定強(qiáng)磁場和射頻輻射場的作用下，原子核可發(fā)生能級躍遷的現(xiàn)象。當(dāng)原子核處于低能態(tài)時，可以通過吸收或發(fā)射特定頻率的射頻輻射而躍遷到高能態(tài)，這個特定頻率被稱為共振頻率。核磁共振可以用于確定某種物質(zhì)中不同原子核的數(shù)量和環(huán)境。

而波譜核磁共振是對核磁共振現(xiàn)象進(jìn)行測量、分析和研究的方法和技術(shù)。它通過記錄射頻輻射的吸收或發(fā)射強(qiáng)度隨頻率的變化，得到核磁共振譜圖。從核磁共振譜圖可以得到關(guān)于化合物結(jié)構(gòu)、分子運動、化學(xué)環(huán)境等信息。

因此波譜核磁共振和核磁的區(qū)別就是：核磁共振是一種物理現(xiàn)象，而波譜核磁共振是對這一現(xiàn)象進(jìn)行測量和研究的方法。

波譜核磁共振技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域：

【食品農(nóng)業(yè)】

在眾多應(yīng)用領(lǐng)域之中，食品農(nóng)業(yè)應(yīng)該是低場核磁共振技術(shù)應(yīng)用較廣泛的領(lǐng)域了，從國家標(biāo)準(zhǔn)的油料種子含油含水率的測定及固體脂肪含量SFC測定，再到農(nóng)產(chǎn)品、果蔬、畜肉、海產(chǎn)品、乳制品等等，低場核磁共振技術(shù)都有應(yīng)用。

【高分子材料】

這里所說的高分子材料主要包括：彈性體材料（如橡膠）、非金屬復(fù)合材料（如玻璃纖維、碳纖維、有機(jī)纖維等）、功能膜材料、納米顆粒、凝膠等多孔材料。檢測范圍主要分為定量和定性研究。

其中定量包括：交聯(lián)密度、橡膠及增塑劑含量、軟硬段比例、氟含量等。

定性包括：硫化、固化、老化過程、降解過程、吸濕過程等。此外還有性能研究：顆粒聚合物相容性、顆粒表面改性、材料吸附性能、聚合物競爭性吸附、親疏水表征等、分散性能等。

【巖石土壤】【生命科學(xué)】【石油勘探開發(fā)】等領(lǐng)域的應(yīng)用，歡迎查看以往文章。

（來源：蘇州紐邁分析儀器股份有限公司）

磁致伸縮液位計優(yōu)點：

1.磁致伸縮液位計適合于高精度要求的清潔液位的液位測量，精度達(dá)到1mm， 新產(chǎn)品精度已經(jīng)可以達(dá)到0.1mm。2.

2.可應(yīng)用于兩種不同液體之間的界位測量。

3.磁致伸縮 大的優(yōu)勢在于高的分辨率，可以做到微米級。比較典型的應(yīng)用是測量軋機(jī)負(fù)載液壓缸的位置。但這里的設(shè)計與液位測量不一樣。液壓缸的位置測量不是液壓油帶動磁環(huán)（即浮球），而是缸體可移動部分通過機(jī)械結(jié)構(gòu)帶動磁環(huán)移動，因此位置非常明確。通常軋機(jī)對板材厚度的精度要求通常在幾到幾十微米，因此磁致伸縮傳感器的分辨率必須達(dá)到微米級。

4.防爆型智能電子線路設(shè)計可計算出容積量

5.磁致伸縮液位計*可動部件為浮子，維護(hù)量低。應(yīng)用于各類儲罐的液位測量環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)安裝方便等特點


磁致伸縮液位計缺點：

1、抗干擾能力略差（一般不建議用在電廠等強(qiáng)電磁輻射的場所）。

2、必須是接觸式測量，但是真正的測量單元是不與液體接觸的，接觸液體的只是他的保護(hù)管。

3、介質(zhì)直接接觸，浮球密封要求要嚴(yán)格，不能測量粘性介質(zhì)。

4、安裝受限。較高的安裝、維護(hù)要求，所以導(dǎo)致市場普及不廣。磁致伸縮液位計故障排出方法

       （1）在正常供電的情況下，磁致伸縮液位變送器輸出的信號范圍為3.8~20.6mA，其中在3.8~20.6mA是由于液位超出測量值范圍。如果信號電流值超出3.8~20.6mA之外，則是由于電源電壓異?；蚴侵饕娮釉收?。這是需要檢查電源電壓情況或更換電子元器件。

      （2）如果輸出電流有跳動現(xiàn)象但并未達(dá)到報警值，則是其受到干擾。對于此問題要從兩個方面考慮，一個是變送器信號傳輸線路上，一個是變送器本體磁性浮子部分。對于變送器信號傳輸上，應(yīng)注意使用單獨的屏蔽電纜，并確保變送器外殼有效接地。而對于變送器本體部分，則有可能是變送器測量桿出現(xiàn)磁化，此時，可以通過使用磁體在測量桿兩端間同向和反向移動消除磁性。因此，在對磁致伸縮液位變送器進(jìn)行校準(zhǔn)時，應(yīng)避免將磁體與測量桿方向成90°，造成測量桿出現(xiàn)磁化。

      （3）如果出現(xiàn)信號電流偶爾上升或波動到報警值，則可能是信號丟失或變送器門檻電壓設(shè)置不當(dāng)，對于此種故障可通過調(diào)節(jié)電位器的位置進(jìn)行調(diào)整。注意在調(diào)整的過程中應(yīng)注意隨著浮子移向測量桿末端進(jìn)行，浮子要遠(yuǎn)離變送器外殼，且在正常測量范圍內(nèi)。

      （4）應(yīng)用效果與應(yīng)用前景

        用磁致伸縮液位變送器測量回收工序焦油氨水分離槽后，至今運行已經(jīng)接近一年的時間，焦油氨水的界面檢測值一直穩(wěn)定可靠，沒有出現(xiàn)過任何故障現(xiàn)象，達(dá)到了理想的測量效果，為工藝操作人員提供了可靠的數(shù)據(jù)，滿足了工藝的要求，有效提高氨水與焦油的分離效果，確保了循環(huán)氨水的品質(zhì)，為焦化的安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供了可靠的保證。磁致伸縮式液位計的安裝要求如下:

1、磁致伸縮式液位計宜安裝于容器頂部或容器側(cè)面引出的連通管頂部。

2、安裝于拱頂罐或球罐頂部的磁致伸縮液位計宜采用法蘭安裝方式，法蘭式儀表連接頭 (管嘴)的內(nèi)徑應(yīng)大于浮子直徑。

3、當(dāng)安裝于容器外的連通管上時，連通管內(nèi)徑應(yīng)大于浮子外徑，連通管應(yīng)采用非導(dǎo)磁材料 (如不銹鋼、鋁或合金) 制作。

  磁致伸縮傳感器是經(jīng)過內(nèi)部非觸摸式的測控技能精確地檢測活動磁環(huán)的絕對方位來測量被檢測產(chǎn)品的實踐位移值的；該傳感器的高精度和高可靠性已被廣泛應(yīng)用于成千上萬的實踐案例中。那么磁致伸縮傳感器的分類有哪些呢？

    1、依照被測物體特點來分類，能夠分為磁致伸縮傳感器和磁致伸縮液位傳感器：
    磁致伸縮傳感器，檢測直線位移量，一般用于液壓缸活塞桿的行程檢測，也有用于注塑機(jī)械的縮合模行程檢測，以及其他機(jī)械設(shè)備的位移檢測。
    磁致伸縮液位傳感器，是將磁致伸縮位移傳感器的磁環(huán)內(nèi)置在浮球中，經(jīng)過浮球在液體中的浮力，隨著液體液位凹凸上下浮動，檢測出液位高度，適用的液體能夠是水、油、混合物等粘稠度不高的液體，對于類似瀝青等粘稠度高的不適合采用浮球式傳感器檢測。

    2、磁致伸縮傳感器依照裝置方式分類，能夠分為液壓缸內(nèi)置式的和液壓缸外置滑塊式，而液壓缸內(nèi)置式，又分為電子艙外露式、內(nèi)置式（電子艙******）以及電子艙分離式。依據(jù)現(xiàn)場裝置環(huán)境和設(shè)備需求來挑選。

    3、依照輸出信號形式分類，能夠分為模擬輸出、，脈沖、PWM、SSI輸出、Modbus數(shù)字輸出、CANbus總線輸出、DeviceNet總線輸出、Profibus-DP總線輸出等。

    4、依照測量桿的原料可分為柔性外管位移傳感器和常規(guī)硬桿位移傳感器。
    柔性外管位移傳感器一般用于5米以上的長行程油缸、5米以上的液位高度檢測以及需求彎曲包裝節(jié)約運輸成本狀況。

一、什么是便攜式核磁儀？

便攜式核磁儀（Portable Nuclear Magnetic Resonance，PNMR）是一種小型、輕便、易攜帶的核磁共振儀器。它的核心部分是一個低場強(qiáng)磁鐵，通常在0.1T-1.5T之間。

二、便攜式核磁儀有哪些特點？

1. 便攜性強(qiáng)：體積小、重量輕、易于攜帶，可在實驗室、野外和工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行非破壞性的材料表征和分析。

2. 成本較低：相較于傳統(tǒng)核磁共振儀，需要的設(shè)備和材料成本較低，因此價格更為合理。

3. 實時檢測：可以進(jìn)行實時檢測，可以在很短的時間內(nèi)提供有關(guān)樣品的信息。

4. 操作簡單：操作簡單，使用便捷，只需要將樣品放置在儀器中，并按照操作說明進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置和操作即可。

5. 非破壞性：是一種非破壞性的檢測手段，可以在不破壞樣品的情況下獲取樣品的信息。

6. 適用于小樣品：樣品室通常較小，可以容納約1毫升的樣品。因此，它適用于需要分析小樣品的應(yīng)用。

7. 多功能性：可以用于各種應(yīng)用，包括油氣勘探和開發(fā)、化學(xué)分析、生物醫(yī)學(xué)研究、材料表征、食品和藥品分析等領(lǐng)域。

小核磁測等規(guī)的原理

聚丙烯(PP)是無色半透明、無毒的熱塑性樹脂,與其它通用熱塑性塑料相比,具有相對密度小、價格低以及綜合性能較好等特點,被廣泛地應(yīng)用于化工、建筑、家電、農(nóng)業(yè)、交通運輸?shù)榷鄠€領(lǐng)域。  按照取代甲基的立體位置排列方向和次序的不同,聚丙烯可分為等規(guī)、間規(guī)和無規(guī)聚丙烯三種,一般工業(yè)生產(chǎn)的均聚聚丙烯以等規(guī)物為主要成分。本文主要介紹小核磁測等規(guī)的原理。

等規(guī)和間規(guī)聚丙烯屬于立構(gòu)規(guī)整性聚合物,而表示立構(gòu)規(guī)整性聚合物含量的百分?jǐn)?shù)又稱為等規(guī)度。  通過測定等規(guī)度,能夠了解聚丙烯分子的空間結(jié)構(gòu)規(guī)整程度和產(chǎn)品的結(jié)晶性能。等規(guī)度越高,其規(guī)整程度、結(jié)晶度也越高,產(chǎn)品的硬度、剛度、模量、斷裂和屈服強(qiáng)度等機(jī)械性能都有所增加,熔點、熱穩(wěn)定性、耐老化性和耐幅射性能也相應(yīng)提高,而韌性、抗沖擊性、斷裂伸長率等性能則有所下降。  目前測試聚丙烯等規(guī)指數(shù)常用的分析方法主要有:有機(jī)溶劑萃取稱量法和小核磁法等。  有機(jī)溶劑萃取稱量法萃取時間長,需要24個小時,溶劑有毒有害。且受到諸多因素的影響,如:聚丙烯顆粒大小、試樣的干燥程度、試樣量、萃取溶劑的使用量、抽提次數(shù)、試樣萃取時間、溫度、試樣冷卻時間和萃取后烘干時間等等,都對結(jié)果的準(zhǔn)確度有影響。  小核磁法具有分析速度快,準(zhǔn)確度高、無污染和成本低等優(yōu)點,適用于研發(fā)與工業(yè)質(zhì)檢。  小核磁測等規(guī)的原理  小核磁測等規(guī)的原理是:采用射頻脈沖激發(fā)樣品,使處于低能級的原子核躍遷到高能級。當(dāng)外加射頻脈沖關(guān)閉后,高能級的原子核回躍遷到低能級,此時產(chǎn)生了核磁共振信號。所觀測到的核磁信號是隨時間指數(shù)衰減的信號,信號衰減的過程稱為馳豫過程。該衰減信號可以提供兩個信息,一是,核磁信號的強(qiáng)度取決于樣品中所測量原子核的數(shù)目,二是,信號衰減的速度取決于所測量原子核的運動狀況。等規(guī)、間規(guī)聚丙烯的核磁信號衰減得快,而無規(guī)聚丙烯中的核磁信號衰減慢得多。

小核磁測等規(guī)的原理

小核磁測等規(guī)的原理與小核磁分析軟件