核磁共振测井仪探头的仿真设计与优化
核磁共振测井仪探头的探测深度、信号强度和敏感区域范围是评价其探测特性的主要指标,而这几个指标完全是由探头内部静磁场分布和射频磁场分布共同决定的.并且,因为核磁共振测井仪的工作环境特殊和其本身的复杂构成,所以其每个部件都要特别定制,以保证其达到较高的性能要求.因此,在实际制作探头之前需要大量的仿真模拟,本文通过有限元方法对P型核磁共振测井仪进行模拟,对其设计和优化的方法做了初步的探究.首先对永磁体进行设计，确定其材料、性质和结构，经分析计算得到其B0分布，静磁场强度和径向深度的关系，180度内的静磁场强度等信息。可知静磁场在周向近似均匀，由静磁场矢量的强度和方向，根据下列公式计算出各不同深度与其正交匹配的射频磁场。以上述所得的射频磁场数据为目标，在假设天线Q值相同的条件下，建立多个能够辐射出近似目标射频磁场的天线的粗略模型，根据有限元数值模拟，得出各天线射频磁场强度和径向深度的关系，各天线180度内射频磁场强度。然后对所建立的模型进行优化，引入天线方向相关的变量θ，建立θ相关函数，通过对θ的改变对天线进行微调优化，使其接近目标射频磁场，判断其是否达到设计要求需要计算出相应频率敏感区域的形状和信号强度，那么，除以上结果外，还需要线圈采集到的敏感区域的信号强度幅值，根据上述结果计算并绘制出优化前后敏感区域形状信号强度对比图，对射频场进行场均匀性分析，引入天线到磁体表面距离的相关变量m，建立m相关函数，同时通过改变θ和m对天线进行微调优化，其优化结果如图7所示，初步优化和进一步优化的敏感区域形状信号强度对比图，对其进行场均匀性分析，其结果为0.93％，达到设计要求。综上所述，得出三点结论，其信噪比被大大增强了；这种方法在探头的设计中由一定作用；根据已知设计指标，可以反推出部分探头的设计结构。
核磁共振测井仪 探头 永磁体设计 天线设计
孙哲 肖立志 廖广志 罗嗣慧
中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室 北京 102249
国内会议
北京
中文
3043-3047
2015-10-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）