技术领域
[0001] 本
发明通常涉及利用MRI测量流体性质的系统和方法。
背景技术
[0002] Maneval等人的美国
专利5,532,593公开了一种利用
核磁共振获取关于流体的流变信息的装置和方法。流经管道的流体用核
磁共振成像信号处理以获得流体的速度分布图。同时获取沿所述管道的两个点之间的压
力梯度。接着，从速度分布图确定
剪切速率，并且，从压力梯度确定剪切
应力。从单一的速度分布图获得剪切速率数据，其范围为在管道中心的零至在管道壁的最大剪切速率。替代性地，可以采用相同方式获得和利用速度谱。由此，可以从在压力梯度的特定值采取的单个核磁共振图像获得
剪切应力对剪切速率曲线。然而，美国专利5,532,593仅教导了径向(二维，2D)的速度分布图。
[0003] Wollin的专利5,757,187公开了一种设备和方法，其中利用弱振荡梯度来调制共振成像装置的自旋
角动量，从而在接
收线圈中产生
输出信号，该输出信号可以同步解调，以产生含有振荡
频率梯度的积分谐波的周期包迹。对该周期包迹进行同步检测，连续产生该包迹的单独的谐波分量，接着，该谐波分量通过矩阵解法使积分方程式接近线性变换，该线性变换沿振荡梯度方向产生横向磁化的拉东变换(Radon transform)，从而允许图像重建。截断伪影被消除了。来自接收线圈的输出信号的脉冲谱的同步解调和同步检测抑制连续
光谱的约翰逊噪声。在多个时段同步检测极弱的高次谐波，改进对其中心趋势的估计。然而，Wollin教导一种测量径向(2D)速度分布图的方法，并且Wollin没有教导从速度数据推导流变参数的方法。
[0004] 因此，长期以来需要提供一种系统和方法，其用于获取关于流动流体的流变信息，该流变信息不限于径向(2D)测量值。
发明内容
[0005] 本发明的一个目的是，公开一种利用MRI测量流体性质的系统。
[0006] 本发明的另一目的是，公开一种用于确定流体的流变性质的方法，其包括以下步骤：
[0007] a.提供开孔管道并在所述孔内限定立体
像素的
三维网格(3DG)，其中所述3DG中每个立体像素Voxi具有
位置(xi,yi,zi)；限定至少两个不同的横截面，即：入口横截面(ICS)和出口横截面(OCS)；并在所述ICS和所述OCS之间的所述孔内限定感兴趣体积(VOI)；
[0008] b.获取所述流体的流变性质的
数据库；
[0009] c.向所述ICS和所述OCS之间的所述孔施加压力梯度，从而使所述流体流经所述管道；
[0010] d.对所述VOI内的所述流体进行NMR成像，所述图像具有多个、p个切片，每个切片包括所述3DG内的平面；
[0011] e.为每个所述立体像素Voxi从所述图像确定所述流体的速度vi；
[0012] f.对于每个所述立体像素Voxi，从所述速度vi计算剪切速率值(SRV)；同时，确定在所述至少一个ICS和所述至少一个OCS之间的压力梯度并因此计算每个立体像素Voxi的剪切应力值(SSV)之前或之后，从所述SRV和所述SSV确定每个立体像素Voxi的至少一个流变性质RPi；
[0013] g.比较计算出的立体像素Voxi的所述至少一个流变性质，RPi和来自所述数据库的立体像素Voxi的储存RPi；从而确定立体像素Voxi的流变性质差RPi；以及[0014] h.从所述RPi组，计算所述流变性质中的3D变化，从而确定流变性质差RPi为所述网格中的位置(xi,yi,zi)的函数。
[0015] 其中，相比每个切片的
分辨率，所述流变性质差RPi的分辨率乘以了大约p。
[0016] 本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括从流体类型、流体
密度、流体
粘度、流体屈服应力，及其任意组合中选择所述流变性质的步骤。
[0017] 本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括从
牛顿流体、
假塑性流体、胀流型流体、宾汉塑性流体，和赫歇尔-巴尔克莱流体中选择所述流体类型的步骤。
[0018] 本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括识别所述流体中的非均质区域的步骤。
[0019] 本发明另一目的是公开所述方法，其中所述流体中的所述非均质区域选自：气泡、液泡、分层区域、沉淀区域、分解乳剂区域，和不完全混合区域。
[0020] 本发明另一目的是公开所述方法，所述方法另外包括从所述速度图像确定流阵面并且通过所述流阵面形状的不规则性识别
湍流区域的步骤。
[0021] 本发明另一目的是公开所述方法，所述方法另外包括通过速度场中
涡流的存在识别湍流区域的步骤。
[0022] 本发明另一目的是公开所述方法，所述方法另外包括在显示设备上显示所述3D速度图像的步骤。
[0023] 本发明另一目的是公开一种在上文限定的方法中操作的NMR系统。
[0024] 本发明的另一目的是公开一种确定流经管道的流体的流变性质的方法，其包括以下步骤：
[0025] a.提供开孔管道并在所述孔内限定立体像素的三维网格(3DG)，且在所述3DG中每个立体像素Voxi具有位置(xi,yi,zi)；限定至少两个不同的横截面，即：入口横截面(ICS)和出口横截面(OCS)；并在所述ICS和所述OCS之间的所述孔内限定感兴趣体积(VOI)；
[0026] b.向所述ICS和所述OCS之间的所述孔施加压力梯度，从而使所述流体流经所述管道；
[0027] c.对所述VOI内的所述流体进行NMR成像，所述NMR图像具有多个、p个切片，每个切片包括所述3DG内的平面；
[0028] d.为每个所述立体像素Voxi从所述图像确定所述流体的速度vi；
[0029] e.对于每个所述立体像素Voxi，从所述速度vi计算剪切速率值(SRV)；同时，确定在所述至少一个ICS和所述至少一个OCS之间的压力梯度并从而计算每个立体像素Voxi的剪切应力值(SSV)之前或之后，从所述SRV和所述SSV确定每个立体像素Voxi的至少一个流变特性RPi；
[0030] f.产生至少两组立体像素，{VoxA}组包括至少一个立体像素VoxA,I，{VoxB}组包括至少一个立体像素VoxB,i，{VoxA}组中的立体像素的位置与{VoxB}组中的立体像素的位置在系统化方式上不同，{VoxA}组中的每个立体像素VoxA,i在{VoxB}组中具有对应的立体像素{VoxB}；
[0031] g.对于所述至少一个流变性质，对于所述至少两组立体像素，比较{VoxA}组中的每个立体像素VoxA,i的流变性质RPA,i和{VoxB}组中对应立体像素VoxB,j的流变参数RPB,j，从而确定在相对位置(xk,yk,zk)的流变性质差RPij；以及
[0032] h.从所述RPi组，计算所述流变性质中的3D变化，从而确定流变性质的相对差RPi关于所述网格中的相对位置(xi,yi,zi)的函数。
[0033] 其中相比每个切片的分辨率，所述流变性质差RPi的分辨率大约乘以p。
[0034] 本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括从流体类型、流体密度、流体粘度、流体屈服应力，及其任意组合中选择所述流变性质的步骤。
[0035] 本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括从牛顿流体、假塑性流体、胀流型流体、宾汉塑性流体，和赫歇尔-巴尔克莱流体中选择所述流体类型的步骤。
[0036] 本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括识别所述流体中的非均质区域的步骤。
[0037] 本发明另一目的是公开所述方法，其中所述流体中的所述非均质区域选自：气泡、液泡、分层区域、沉淀区域、分解乳剂区域，和不完全混合区域。
[0038] 本发明另一目的是公开所述方法，所述方法另外包括从所述速度图像确定流阵面并且通过所述流阵面形状的不规则性识别湍流区域的步骤。
[0039] 本发明另一目的是公开所述方法，所述方法另外包括通过速度场中涡流的存在识别湍流区域的步骤。
[0040] 本发明另一目的是公开所述方法，所述方法另外包括在显示设备上显示所述3D速度图像的步骤。
[0041] 本发明另一目的是公开一种在上文限定的方法中操作的NMR系统。
[0042] 本发明另一目的是公开一种用于确定管道中的流动流体的流动特征的方法，该方法包括以下步骤：提供用于确定管道中的流动流体的流动特征的系统，该系统包括：用于产生流动流体的至少一个图像的NMR设备，该NMR设备至少部分围绕所述管道，以及用于从所述流动流体的所述至少一个图像产生流动流体的至少一个三维(3D)速度图像的处理器；使所述流体流经所述管道；以及创建所述流动流体的所述至少一个3D速度图像。从所述流动流体的所述至少一个3D速度图像确定至少一个下述特征：流体材料特征、流体材料非均质体的存在、
层流的存在和湍流的存在。
[0043] 本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括沿所述管道的多个点测量所述流体的压力并且由测得的压力确定所述流体的压力梯度的步骤。
[0044] 本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括将所述压力梯度转换成流体的3D剪切应力值的步骤。
[0045] 本发明的另一目的是公开所述方法，该方法另外包括从所述速度图像确定速度分布图并且将3D速度分布图转换成流体的3D剪切速率值的步骤。
[0046] 本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括确定施加压力梯度时流体的剪切应力—剪切速率曲线的步骤。
[0047] 本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括在3D中从利用流体的剪切应力—剪切速率曲线对所述至少一个3D速度图像的分析确定流体的流变特征的步骤。
[0048] 本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括从流体类型、流体密度、流体粘度、流体屈服应力、指数n和常数K中选择所述流变性质的步骤。
[0049] 本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括从牛顿流体、假塑性流体、胀流型流体、宾汉塑性流体，和赫歇尔-巴尔克莱流体中选择所述流体类型的步骤。
[0050] 本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括从气泡、液泡、分层、沉淀、分解乳剂，和不完全混合物中选择流体的非均质体的步骤。
[0051] 本发明另一目的是公开所述方法，所述方法另外包括从所述速度图像确定流阵面并且通过所述流阵面形状的不规则性识别湍流区域的步骤。
[0052] 本发明另一目的是公开所述方法，所述方法另外包括通过速度场中涡流的存在识别湍流区域的步骤。
[0053] 本发明另一目的是公开所述方法，所述方法另外包括在显示设备上显示所述3D速度图像的步骤。
[0054] 本发明另一目的是公开一种用于确定管道中的流动流体的流动特征的系统，该系统包括：用于产生所述流动流体的至少一个图像的NMR设备，该NMR设备至少部分围绕所述管道，以及用于从所述流动流体的所述至少一个图像创建流动流体的至少一个3D速度图像的处理器。从所述流动流体的所述至少一个3D速度图像确定至少一个下述特征：流体材料特征、流体材料非均质体的存在、层流的存在和湍流的存在。
[0055] 本发明另一目的是公开所述系统，其中沿所述管道的多个点测量所述流体的压力并且由测得的压力确定所述流体的压力梯度。
[0056] 本发明另一目的是公开所述系统，其中将所述压力梯度转换成流体的3D剪切应力值。
[0057] 本发明的另一目的是公开所述系统，其中从所述速度图像确定速度分布图并且将3D速度分布图转换成流体的3D剪切速率值。
[0058] 本发明另一目的是公开所述系统，其中确定施加压力梯度时流体的剪切应力—剪切速率曲线。
[0059] 本发明另一目的是公开所述系统，其中在3D中从利用流体的剪切应力—剪切速率曲线对所述至少一个3D速度图像的分析确定流体的流变特征。
[0060] 本发明另一目的是公开所述系统，其中所述流变特征选自流体类型、流体密度、流体粘度、流体屈服应力、指数n和常数K。
[0061] 本发明另一目的是公开所述系统，其中所述流体类型选自牛顿流体、假塑性流体、胀流型流体、宾汉塑性流体，和赫歇尔-巴尔克莱流体。
[0062] 本发明另一目的是公开所述系统，其中所述流体中的所述非均质体选自气泡、液泡、分层、沉淀、分解的乳剂，和不完全混合物。
[0063] 本发明另一目的是公开所述系统，其中从所述速度图像确定流阵面并且通过所述流阵面的不规则性识别湍流区域。
[0064] 本发明另一目的是公开所述系统，其中通过速度场中涡流的存在识别湍流区域。
[0065] 本发明另一目的是公开所述系统，其中在显示设备上显示所述3D速度图像。
附图说明
[0066] 为了更好地理解本发明及其实践，结合附图，仅通过非限制性
实施例的方式，描述多个实施例，其中：
[0067] 图1展示了不同类流体的速度分布图；
[0068] 图2展示了不同类流体的速度分布图；
[0069] 图3展示了对于不同类流体，重缩放的速度关于剪切应力的函数。
[0070] 图4展示了速度梯度关于剪切应力的函数；
[0071] 图5展示了确定流体非均质体的方法的实施例；
[0072] 图6展示了确定流体的流变参数的方法的实施例；
[0073] 图7展示了顶底不对称的流的实施例；
[0074] 图8A-C展示了具有不同流动指数n的流的流变性质的比较；
[0075] 图9A-C展示了具有不同粘度η的流的流变性质的比较。
具体实施方式
[0076] 通过以下说明使本领域的技术人员来理解本发明，并阐明实施本发明的优选实施方式。然而，对于本领域的技术人员来说可适用不同的改变，因为本发明的主要原则限定为提供一种利用MRI测量流体性质的设备和方法。
[0077] 术语“泡”在下文是指基本上以特征与流动流体的主体特征明显不同的流体填充的区域。泡不必是大致球形或卵形的，但其中的流体性质应该相对均一。泡的非限制性例子为乳液或液体内的大于约一毫米的空气区域。泡的其它非限制性例子为在乳液或液体内的油区域，或在气体内的液体区域。
[0078] 术语“约”和“大约”在下文可替换地指比限定值多或少25％的测量结果。
[0079] 本发明的系统利用3D NMR以确定流动流体的3D速度分布图并且从3D速度分布图确定流变参数。
[0080] 3D速度分布图比2D分布图具有若干优势。2D分布图由于其二维性质，只能通过流动流体的一个切片提供速度分布图。例如，如果该切片与流体的主要流动方向垂直(比如与流体流经的管的横截面平行的切片)，可以确定管的所述横截面的速度分布图。这样的速度分布图可以确定在该横截面的位置的速度分布图的不对称。这种不对称可以指，例如下文述及的流体中的泡。然而，这种二维切片不可以区分小的局部的泡和管中长期存在的气体。竖直、纵向的截面可以判断管中是否有一层
覆盖其它流体的气体，例如判断管是否未充满，但其不能识别远离所述切片中心纵向直径的泡，而这些泡在
水平纵向切片中可以被识别出。在固
定位置的一系列横截面切片可以识别这种气体覆盖，但识别问题的时间受限于流体的流动速度。相反，3D速度分布图可以用于识别流变参数和在感兴趣的3D体积内的任何位置的流体变化，并且纵向和横截面的变化的识别不受流体的流动速度所限。
[0081] 在本发明的实施例中，所述流动流体在栓塞反应器中；该NMR设备至少部分围绕所述栓塞反应器的至少一部分。通过NMR设备测得的速度分布图用于表征流体材料。表征结果可用于控制反应，包括如下方面：通过任何搅拌器，摇动器或旋转器，改变流体的组分、改变流体的
温度分布图、改变流体的混合物或其组分中的任何一种、照射该流体(可见
光源、红外电磁
辐射源、紫外线
电磁辐射源、x射线源、
微波辐射源和
超声波源)、以及停止、开始或终止该反应的至少一部分。该反应控制机构可以在NMR设备的上游、与其结合、或在NMR设备的下游。
[0082] 可以通过流分布图的形状表征流体。图1展示了不同类流体的流分布图的形状，其归一
化成相同的最大流速。图2展示了相同的流分布图，其标准化成相同的总流动速率。显然，可以从该流分布图轻易确定流体呈现的流类型。此外，如下文所述，可以从该流分布图确定流体的特征比如，粘度。
[0083] 图3展示了对于不同类流体，剪切应力与速度梯度的关系。对于牛顿流体，剪切应力随速度梯度线性增加；曲线斜率、流体粘度是恒定的。宾汉塑性流体也具有恒定的斜率，但如果剪切应力小于最小的值τ0，那么速度将为零—对于小于τ0的剪切应力，材料就像固体。对于假塑性流体，斜率、粘度随速度梯度增加而降低，并且对于胀流型流体，粘度随速度梯度增加而增加。
[0084] 图4展示了对于不同类的流体，重缩放的速度与剪切应力的关系的双对数图。对于牛顿流体，该曲线为斜率为1的直线；指数n＝1。对于假塑性流体(n<1的幂律流体)，该曲线为斜率为1/n的直线，所以该斜率大于1。赫歇尔-巴尔克莱流体和宾汉塑性流体都具有应力τ0，低于该应力τ0下，材料就像固体。对于低于该值下的剪切应力，速度为零。对于明显大于τ0的应力，宾汉塑性流体就像牛顿流体，赫歇尔-巴尔克莱流体就像幂律流体。
[0085] 直接从NMR图像测量速度分布图，会受到NMR信号中的噪音的影响。然而，可以通过利用速度重缩放技术，使速度分布图的提取更稳健。在重缩放技术的一个实施例中，利用取决于剪切应力的重缩放速度。作为半径r的函数，环形管内的流体的剪切应力τ(r)为：
[0086]
[0087] 其中ΔP为管中的压降，而L为管的长度。因为τ(r)是r的线性函数，可以利用速度关于剪切应力的函数v＝v(τ)，而不是更常见的v＝v(r)。那么，可以将重缩放的速度V(τ)定义为
[0088]
[0089] 在管道中心，该函数为0，其中v(τ)＝v(0)并且不存在负数。该重缩放的速度的导数是
[0090]
[0091] 并且由于
[0092]
[0093] 导数dV/dτ为剪切速率
[0094]
[0095] 因此，也可以通过合并方程式(4)求得函数V(τ)
[0096]
[0097] 显然，从方程式(6)可见，函数V(τ)仅取决于
剪切应变速率 从而无需拟合或缓和数据以便求得速度分布图。
[0098] 该剪切应力可以写成关于剪切应变速率 的函数
[0099]
[0100] 其中τy为屈服应力，并且K和n是表征流体的常数。表1展示了不同类流体的值τy、K和n，其中η为流体的粘度。
[0101] 表1
[0102]
[0103] 对方程式(6)求解
[0104]
[0105] 将方程式(7)插入方程式(5)中，该重缩放的速度V(τ)为
[0106]
[0107] 图3展示了参数K、n和τy在V(τ)上的效果。在图3中，将V(τ)以关于τ的函数作双对数图，其中
[0108]
[0109] 如果τy＝0，即，对于幂律流体和对于牛顿流体，方程式9将为直线。对于幂律流体，n＝1，所以斜率为2。不同粘度的牛顿流体将通过垂直位移以ln(2η)，并且高粘度线在低粘度线之下。n<1的幂律流体(假塑性流体)的斜率大于2，而n>1的幂律流体(胀流型流体)的斜率在1和2之间，并且该斜率随n增大而趋近1。
[0110] 具有非0屈服应力的流体具有τ>>τy的线性区域，但随着τ趋近τy，斜率快速趋近无穷大。
[0111] 对于牛顿流体，其中n＝1，对方程式(8)求解粘度η并且对方程式(7)求解应变速率 得出
[0112]
[0113] 和
[0114]
[0115] 对于
非牛顿流体，函数f(τ)＝τ2/(2V(τ))＝ΔP2/(2L|v0-v|)也是有用的。如果方程式(8)插入方程式(10)中，该函数f(τ)变成
[0116]
[0117] 对方程式(11)两边取对数，
[0118]
[0119] 并且，如果屈服应力τy＝0，
[0120]
[0121] 对方程式(13)两边取对数，
[0122]
[0123] 这是斜率为(2n-1)/n并且截距为 的直线。
[0124] 对于上述流体，由于粘度关于剪切应力的函数采取如下形式
[0125]
[0126] f(τ)/η(τ)比率变成
[0127]
[0128] 由于可以从ln(f(τ))对比ln(τ)或ln(V(τ))对比ln(τ)求得n，使得可从η(τ)轻易确定f(τ)。
[0129] 在NMR成像系统中，可以利用飞行技术或利用
相位编码技术，求得流经包覆体、比如管或
导管的材料的速度。在任何一种情况下，流动流体暴露于已知强度和已知的空间变量的恒定
磁场。在自旋系统与强加的磁场对齐之后，自旋系统通过在流中标记区域的射频脉冲而被扰动。飞行时间技术涉及通过连续激发流的特定横截面，并检测在被激发的自旋所被激发之处的下游该被激发自旋的到来而建立速度图像。通过获知检测到自旋之处的下游位置及激发和检测之间的时间，可以构建层流、单向流的速度分布图，相位编码成像产生单向流和更复杂的流的速度分布图的直接图像。在单向稳流的情况下，如果在时间t自旋的
原子核的位置为z(t)，那么z(t)＝z0+wt，其中z0为原子核在时间0自旋的位置，并且w为原子核的自旋速度。在流动方向施加的
磁场梯度具有量级gz，并且以下布洛赫方程式表示磁化相位：
[0130]
[0131] 其中γg为原子核的旋磁比，并且
[0132]
[0133] 在相位编码成像中，施加的梯度设计成m0＝0但m1≠0。那么该相位角与自旋原子核的速度成比例；适当设计梯度使相位能测量样本中的速度分布。
[0134] 在本发明的系统的实施例中，梯度被选择为使得流体阵面的三维地图从速度中生成，作为样本中的位置的函数。
[0135] 在本发明的系统的另一实施例中，创建流阵面的3个2D图像，每个图像与另外两个图像垂直，并且由该三个图像重建所述流阵面的3D图像。
[0136] 在其它实施例中，创建多于3个2D图像，并且其中至少一些图像之间的角度不同于90°。对于非限制性实施例，创建与流动方向垂直的图像，并且制造3个另外图像，所有3个图像与第一个图像垂直并且每个另外的图像与其它2个另外的图像成60°。
[0137] 从速度分布图和跨越样本的压降，求得重缩放的速度V(τ)(方程式(8))。利用方程式(9)或方程式(12)，可以从斜率和由截距得出的常数K求得流类型。从而，可以求得流体的黏度η。
[0138] 图5展示了可以求得流中的非均质体的方法(500)的实施例。提供NMR设备(505)和处理器(510)。提供流体包覆体(515)，优选管道或导管，其至少部分地封装该流体并且该包覆体的至少一部分运载所述流体通过所述NMR设备的磁场。流体被引导流经该包覆体并且流经该NMR设备(520)，并且利用本领域已知的任何方法，由流动流体创建3D速度图像(525)。如果流阵面是对称的(540)那么没有非均质体(535)。如果该流阵面不是对称的，那么可以确定非均质体的性质。如果流阵面展示了顶-底不对称(550)，并且分布图展示左右对称而顶底不对称，那么已经发生分层或沉淀(545)。如果该流动是不对称的，但没有清晰的对称面，那么，如果在速度中存在涡流(560)，则其为湍流。如果没有涡流，那么该流为层流，但流体中存在泡或其它非均质体。
[0139] 图6展示了一种从流分布图确定流体的流变参数的方法。提供NMR设备(604)和处理器(608)。提供流体包覆体(612)，优选管道或导管，其至少部分地封装该流体并且该包覆体的至少一部分运载所述流体通过所述NMR设备的磁场。流体被引导流经该包覆体并且流经该NMR设备(616)，并且利用本领域已知的任何方法，由流动流体(620)创建3D速度图像。测量流体中的压力(624)，优选沿着包覆体的若干个点的压力。利用方程式从压力梯度和位置根据关于位置的函数确定剪切应力(628)。根据关于剪切应力的函数确定速度并且计算重缩放的速度(632)，并且创建重缩放的速度关于剪切应力的函数的双对数图(636)。利用本领域任何已知的方法，可以确定曲线的线性部分(640)，并且利用本领域任何已知的方法，计算线性部分的斜率n。一旦求得斜率n，则可以从线性部分的截距和剪切应力τ＝0轴，其中 计算常数K(644)。如
果该曲线甚至在最小的剪切应力也保持线性，那么屈服应力为零(648)。否则，从使重缩放速度开始下降的τ值求得屈服应力(656)。
[0140] 通过屈服应力、n和K，可以确定流体类型。如果该屈服应力为零(664)并且n＝1(660)，那么该流为牛顿流体(676)，并且K为粘度η。如果该屈服应力为零(664)并且n<1(668)，那么该流为假塑性的(684)。除此之外，n>1而该流为胀流型的(680)。如果该屈服应力为非零(664)并且n＝1(672)，那么为宾汉流。除此之外，该流为赫歇尔-巴尔克莱流(692)。由于已经确定所述流的所有参数，因此所述流完全用流变特征描述。特征化可以在3D中进行，从而可以确定流中不同区域之间的流变差异。可以根据数据
对流阵面绘图。在一些实施例中，该流阵面的形状用于描述流体的特征。对于非限制性例子，流阵面的不对称可以指示流体中气泡的存在、组分的不完全混合、不稳定的流或乳剂的分解。由于湍流比层流具有更平坦的分布图，该流阵面的形状也可以用于区分层流和湍流。
[0141] 在一个实施例中，当流体处于NMR设备内期间，发生反应。根据上文所述，流阵面的形状会表征反应的成熟度，以便能够施加纠正性反馈，例如，通过改变管道壁的温度，以在所需参数内带来成熟度。
[0142] 在另一实施例中，该产品为乳剂，比如蛋黄酱。乳剂通常表现为赫歇尔-巴尔克莱类流体，具有尖锐的流分布图。如果存在空气泡或如果乳剂被分解，那么该流分布图变得没那么尖锐。未乳化的流体的空气泡或泡也会使流阵面不对称，因为，该空气泡或泡会从乳剂中沉淀一种或更多种组分。图7展示了发生沉淀的流阵面的例子。
[0143] 在其它实施例中，该系统包含反馈机制，使得，如果流体的至少一个流变性质不能满足至少一个所需标准，则改变
进程的至少一个生产参数，以使流体的至少一个流变参数满足所述至少一个所需标准。
[0144] 在再一个实施例中，该NMR系统包含高磁场NMR和低磁场NMR，从而通过高场系统获得高分辨率的速度图像，通过低场系统获得高
对比度的速度图像，并且融合此两个图像以提供流体的流阵面的高对比度、高分辨率图像。
[0145] 实施例1 比较流动流体的幂律指数和数据库中储存的幂律指数
[0146] 图8A以非限制的方式并以不成比例的方式示意了穿过流阵面的2D切片，该2D切片展示了速度关于穿过该管道的位置函数。实线(810)展示了实际速度，而虚线(820)展示了储存在数据库中的材料的预期速度。
[0147] 图8B描述了从上文所述的
速度曲线和压力数据获得的幂律指数n关于穿过管道的位置的函数的图。对于储存的数据库流体(822)，指数n为常数0.85。对于实际流体(812)，n平均为约0.85，但范围为管道中心附近的约0.89至管道边缘的约0.8。图8C描述了该差异，清晰地展示了在管道中心，流体比数据库中的标准更接近牛顿流体，而在边缘较不接近牛顿流体。
[0148] 实施例1I 比较流动流体的粘度和存储在数据库中的粘度
[0149] 图9A以非限制的方式并以不成比例的方式示意了穿过流阵面的2D切片，该2D切片展示了速度关于穿过该管道的位置的函数。实线(910)展示了实际速度，而虚线(920)展示了储存在数据库中的材料的预期速度。
[0150] 图9B描述了从上文所述的速度曲线和压力数据获得的粘度关于跨越管道的位置的函数的图。对于储存的数据库流体(922)，粘度为常数1000。对于实际流体(912)，粘度平均为约1000，但范围为管道中心附近的约960至管道边缘的约1060。图9C描述了该差异，清晰地展示了与管道中的流体的预期恒定粘度的偏离。
