一种基于核磁共振的相变过程温度测量系统的制作方法

本发明属于相变过程基础物性测量技术领域，具体涉及一种基于核磁共振的相变过程温度测量系统。

背景技术：

相变过程广泛存在于自然界与生产生活中，例如冻土的融化、人工冻土技术、相变储能、水合物的生成与分解等，在相变过程中，温度的分布是相变研究的一个重要特征，然而目前常规的温度检测手段如热电偶、红外成像测温装置能测量一个点或者一个表面的温度分布，然而许多相变过程发生在多孔介质中，由于有多孔介质的阻挡，红外成像测温装置很难获得其内部相变过程的温度分布，而热电偶只能获得一点的温度，因此，为全面而深入的研究相变过程中的热力学性质建立一套非侵入式精确测量内部温度分布的实验系统显得尤为重要。

核磁共振系统中弛豫时间(t1、t2)、化学位移、核磁信号强度以及扩散系数等参数与温度变化具有一定的对应关系，且核磁共振系统可基于化学位移或弛豫时间选择性成像，对多种核素如ih，13c，19f，31p，23na等进行成像。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于核磁共振的相变过程温度测量系统，能够有效的模拟多种多孔介质中相变过程，并对多孔介质中内部的相变过程进行温度分布测量。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于核磁共振的相变过程温度测量系统，包括核磁共振成像装置、核磁共振控制装置、光纤测温校准装置、相变反应装置和油浴恒温循环装置，所述核磁共振成像装置为一内部中空且两端开口的圆筒形结构，其内部置有相变反应装置，且所述相变反应装置与核磁共振成像装置相连接；所述核磁共振控制装置包括相连接的计算机和信号线，所述光纤测温校准装置包括相连接的数据采集装置和光纤线；所述计算机通过信号线分别与核磁共振成像装置和光纤测温校准装置相连接，所述数据采集装置通过光纤线与相变反应装置相连接；所述油浴恒温循环装置包括恒温油浴箱，所述恒温油浴箱通过循环管路a连接于相变反应装置一端，所述恒温油浴箱通过循环管路b连接于相变反应装置另一端。

进一步的，所述相变反应装置包括控温套管，所述控温套管为一端面开口且内部中空的半封闭圆柱体型结构，其开口的一端通过多个固定螺栓连接有控温套管盖板，所述控温套管盖板上设有油浴出口管；所述控温套管另一端设有油浴入口管，所述油浴出口管和油浴入口管均与控温套管内部连通。

进一步的，所述控温套管内部设有相变反应釜，所述相变反应釜一端通过定位螺栓与控温套管设有油浴入口的一端固定连接，所述相变反应釜另一端连接有相变反应釜盖板，所述相变反应釜盖板上开设有导管插孔，所述导管插孔贯穿于相变反应釜盖板，且导管插孔内壁与光纤探头导管的一端连接，所述光纤探头导管的另一端连接于控温套管盖板上开设的光纤探头导管通槽的内壁；所述控温套管盖板上开设有多个油管插孔，所述的多个油管插孔内均插入有油管，所述油管伸入至控温套管内部。

进一步的，所述光纤探头导管内部中空且两端开口，所述光纤探头导管通槽和油管插孔均贯穿于控温套管盖板。

进一步的，所述光纤线一端设有光纤探头，所述光纤探头通过光纤线穿过光纤探头导管内部并伸入至相变反应釜内。

进一步的，所述油管伸入控温套管内部的端面与控温套管的内端面位于同一平面。

进一步的，所述控温套管盖板的直径大于控温套管的直径。

本发明的有益效果是：能够有效地模拟多种多孔介质中相变过程，并对多孔介质中内部的相变过程进行温度分布测量，解决了传统热电偶、光学测温装置测量范围有限、不易进行原位测量的弊端，提供了一种对多孔介质内部相变过程温度分布的非侵入式测量，极大地增强了对多孔介质内部相变过程基础物性的研究。

附图说明

图1为本发明的整体结构平面图；

图2为本发明相变反应装置结构示意图；

图3为本发明相变反应装置结构剖视图；

图4为本发明控温套管盖板的平面视图。

图中附图标记如下：1、核磁共振成像装置，2、核磁共振控制装置，3、光纤测温校准装置，4、相变反应装置，5、油浴恒温循环装置，6、油浴入口管，7、油浴出口管，8、油管，9、控温套管，10、相变反应釜，11、固定螺栓，12、控温套管盖板，13、定位螺栓，14、光纤探头导管，15、相变反应釜盖板，201、信号线，301、光纤线，501、循环管路a，502、循环管路b。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

本实施例提供一种基于核磁共振的相变过程温度测量系统，包括核磁共振成像装置1、核磁共振控制装置2、光纤测温校准装置3、相变反应装置4和油浴恒温循环装置5，所述核磁共振成像装置1为一内部中空且两端开口的圆筒形结构，其内部置有相变反应装置4，且所述相变反应装置4与核磁共振成像装置1相连接；所述核磁共振控制装置2包括相连接的计算机和信号线201，所述光纤测温校准装置3包括相连接的数据采集装置和光纤线301；所述计算机通过信号线201分别与核磁共振成像装置1和光纤测温校准装置3相连接，所述数据采集装置通过光纤线301与相变反应装置4相连接；所述油浴恒温循环装置5包括恒温油浴箱，所述恒温油浴箱通过循环管路a501连接于相变反应装置4一端，所述恒温油浴箱通过循环管路b502连接于相变反应装置4另一端。

所述相变反应装置4包括控温套管9，所述控温套管9为一端面开口且内部中空的半封闭圆柱体型结构，其开口的一端通过多个固定螺栓11连接有控温套管盖板12，所述控温套管盖板12上设有油浴出口管7；所述控温套管9另一端设有油浴入口管6，所述油浴出口管7和油浴入口管6均与控温套管9内部连通。优选的，本实施例中固定螺栓11的数量为4个，其数量可根据需要而定。

所述控温套管9内部设有相变反应釜10，所述相变反应釜10一端通过定位螺栓13与控温套管9设有油浴入口的一端固定连接，所述相变反应釜10另一端连接有相变反应釜盖板15，所述相变反应釜盖板15上开设有导管插孔，所述导管插孔贯穿于相变反应釜盖板15，且导管插孔内壁与光纤探头导管14的一端连接，所述光纤探头导管14的另一端连接于控温套管盖板12上开设的光纤探头导管通槽内壁；所述控温套管盖板12上开设有多个油管插孔，所述的多个油管插孔内均插入有油管8，所述油管8伸入至控温套管9内部。优选的，本实施例中油管8的数量为4个，且其与油管插孔为螺纹连接；所述定位螺栓13通过螺母与控温套管9固定连接，用于支撑和定位相变反应釜10；所述光纤探头导管14与导管插孔和光纤探头导管通槽均为螺纹连接。

所述光纤探头导管14内部中空且两端开口，所述光纤探头导管通槽和油管插孔均贯穿于控温套管盖板12。

所述光纤线301一端设有光纤探头，所述光纤探头通过光纤线301穿过光纤探头导管14内部并伸入至相变反应釜10内。

所述油管8伸入控温套管9内部的端面与控温套管9的内端面位于同一平面。

所述控温套管盖板12的直径大于控温套管9的直径。

优选的，本实施例中，所述核磁共振成像装置1利用核磁共振原理，对相变反应装置4中相变材料进行成像，所述计算机用于核磁共振系统序列的输入、核磁数据的采集、光纤测温校准装置3数据的采集，所述核磁共振控制装置2用于接收光信号从而转换为电信号传至计算机；所述恒温油浴箱控制循环管路中的油温，循环管路a501连接油浴入口管6，循环管路b502连接油浴出口管7，所述油浴入口管6和油浴出口管7用于均匀控温套管9的温度分布。

实施例2

本实施例提供一种基于核磁共振的相变过程温度测量系统的使用方法，步骤如下：

s1：填充多孔介质与相变材料并装备相变反应装置4：

将多孔介质与相变材料混合转移至相变反应釜10中，并用相变反应釜盖板15封严，将定位螺栓13，光纤探头导管14分别与相变反应釜10及相变反应釜盖板15连接；将油管8插入控温套管盖板12与组装好的相变反应釜10以及控温套管9连接；

s2：连接核磁共振成像装置1、光纤测温校准装置3、相变反应装置4和油浴恒温循环装置5：

将相变反应装置4与油浴恒温循环装置5通过循环管路连接，并将光纤测温校准装置3与相变反应装置4用光纤探头相连接，最后将相变反应装置4放置在核磁共振成像装置1内；

s3：输入序列，测量温度：

通过核磁共振控制装置2的计算机输入核磁序列，开始获得相变反应装置4中的温度分布信息，随后设定好油浴温度，立即开启油浴恒温循环装置5，此时实时获得温度分布信息，并且记录光纤测温校准装置3获得的温度数据；

s4：测量完毕，关闭仪器。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。