一、引言

在石化、食品、材料等领域，工业核磁共振（NMR）与磁共振成像（MRI）设备用于分析物质内部结构、水分分布、流变特性。超导磁体产生的主磁场（B₀）均匀性直接影响谱线分辨率与图像质量。通过电磁计量手段实现磁场空间分布的高精度测量，是保障设备性能的关键。

二、磁场均匀性测量的基本原理

使用高精度磁通门探头或NMR探针在磁体孔径内三维扫描，测量各点磁场强度，计算：

磁场偏差（ΔB/B₀）；

空间梯度（dB/dx, dB/dy, dB/dz）；

均匀区体积（如ppm/cm³）。

三、核心技术与系统组成

三维自动扫描平台
步进精度≤10 μm，支持φ200 mm以上球形区域扫描。

NMR参考探头（氢频标准）
利用水分子质子共振频率反推磁场强度，精度达0.1 ppb。

主动匀场与被动匀场验证系统
测试超导匀场线圈或铁片补偿后的残余不均匀度。

磁场映射与谐波分析软件
分解为球谐函数项（Z₁, Z₂, X, Y等），指导进一步校正。

四、典型应用场景

石油岩心分析仪磁场校准
确保孔隙流体信号分辨率达0.1 ppm。

食品水分迁移在线监测系统验证
如奶酪、火腿干燥过程MRI成像清晰度保障。

聚合物材料交联度NMR检测精度提升
高场强下化学位移差异更显著。

工业超导磁体出厂检验
满足IEC 60068、GB/T 20488等标准要求。

五、挑战与未来发展趋势

挑战：

超低温环境（4.2 K）下探头布设困难；

扫描时间长（数小时）；

磁体失超后需重新匀场。

未来方向：

发展光纤磁光传感器阵列，实现连续监测；

推进AI辅助匀场电流优化算法；

建立工业NMR磁场计量标准装置；

实现原位自校准与远程诊断功能。