強磁場環境是物理、化學、生命科學等多個學科探索未知領域的新平臺。準確標定脈沖強磁場，不僅是上述科學研究的需要，也將有助于磁場精密測量技術本身的發展。本項目基于此應用背景展開研究。 常規的脈沖核磁共振技術僅限于對恒定縱向磁場或脈沖縱向磁場某一瞬間的場強進行測量，而本項目研究了一種基于超寬帶核磁共振原理（UWB-NMR）的脈沖磁場精密測量方法，即，在脈沖縱向磁場環境中，用具有一定頻帶寬度的射頻磁場持續激勵觀測樣品，從而免去常規NMR實驗中必不可少的場頻聯鎖環節，并同時獲得縱向磁場隨時間的變化規律。本項目在相關現象的物理機理、實驗方法設計、關鍵的信號處理技術等方面都有所創新。 從常規NMR理論入手，分析求解了時變縱向磁場下的Bloch方程，并推延到脈沖磁場情況；通過龍格庫塔法數值求解了時變縱向磁場與多種形式的射頻場共同激勵下的Bloch方程，得到了樣品磁化強度矢量沿x、y、z方向分量的時變解（非穩態NMR響應），從物理原理上驗證了本項目所提出的時變磁場測量方法的正確性。 在上述理論工作基礎上，構建了以正交雙線圈探頭和先進信號處理技術為核心的觀測脈沖縱向磁場NMR現象的電子學系統，搭建了集寬帶射頻信號產生與低失真發射、非穩態NMR信號的大動態范圍接收-采集-分析處理功能于一體的實驗平臺，并在該平臺上進行了低場情況下的單頻、離散多頻和寬帶脈沖激勵下的NMR實驗。 由于正交雙線圈的隔離度有限，從射頻激勵線圈直接泄漏到NMR感應線圈中的射頻激勵信號，其強度總是遠高于期望觀測的NMR信號，為此本項目設計了盲辨識補償算法以提高NMR信號接收通道的無雜散失真動態范圍；為了從混合信號中分離出微弱的NMR信號，設計了一種基于三階累積量的LMS自適應干擾抵消算法以抵消泄漏射頻信號；然后，利用減譜法或SVD法以降低NMR信號接收通道的本底噪聲，以便進一步提高NMR信號的信號-干擾噪聲比(SINR)。在此基礎上，通過短時傅里葉分析最終反演出時變縱向磁場的場強隨時間的變化特性。

強磁場環境是物理、化學、生命科學等多個學科探索未知領域的新平臺。準確標定脈沖強磁場，不僅是上述科學研究的需要，也將有助于磁場精密測量技術本身的發展。常規的脈沖核磁共振技術僅限于對恒定磁場或脈沖磁場某一瞬間的強度進行測量，而本項目將研究一種基于超寬帶核磁共振原理（UWB-NMR）的脈沖強磁場（包括恒定磁場的不穩定性）精密觀測方法，以便精確獲得超長重復周期或單次型脈沖磁場過程的時間分布。主要研究內容包括兩大方面：①脈沖磁場和超寬帶射頻連續信號激勵下的氫核非穩態能級躍遷飽和問題、非穩態核磁共振信號參數的定量分析；②脈沖強磁場精密測量方法面臨的三個電子學關鍵問題- - 超寬帶射頻信號的產生與低失真發射、脈沖強磁場下非穩態核磁共振信號的大動態范圍接收和采集、寬帶射頻信號與核磁共振信號的盲分離。深入研究上述關鍵問題，可為國家重大工程項目脈沖強磁場實驗裝置的實驗和測量提供支持。

磁場既然是普遍存在的，通過大量的天文觀測和研究，認識到的最強磁場存在于脈沖星中。脈沖星又稱中子星，是恒星演化到晚期的一類星體。根據天體演化過程，一般恒星演化到晚期時，由于原子核聚變產生高熱能所需的核聚變物質已經用盡，熱能劇減，恒星物質的引力便使星體收縮，體積變小，而恒星磁場便因恒星收縮和磁通密度變大而增強。這樣，演化到晚期的恒星磁場便急劇大增。例如，演化到晚期的白矮星的磁場劇增到約10^3~10^4特[斯拉](T），而演化到晚期的脈沖星(中子星）的磁場更劇增到約10^8~10^9特[斯拉]，分別比太陽磁場增加約千萬到億倍（10^7~10^8倍）和約萬億到10萬億倍（10^12~10^13倍）。例如圖5便是在地球高空觀測到的武仙星座X-1脈沖星（中子星）發射的X射線譜。進一步研究認識到這一發射的X射線譜是由于X-1脈沖星的電子流在磁場中的回旋運動產生的，而譜線的吸收峰便是電子流在磁場中的回旋共振峰。由回旋共振的位置（X射線的能量）便可計算出回旋共振的磁場的強度約5×10^8T。這樣強的磁場是科學技術在地球上遠遠達不到的，科學技術在地球上所能得到的磁場的強度僅約10^2T，兩者相差約百萬倍（10^6倍）。

根據對各處宇宙磁場的觀測，各種星體的磁場都高于星體之間的星際空間的磁場。例如，在太陽系中各行星之間的行星際磁場約為1×10^-9~5×10^-9特[斯拉](T），即約為地球磁場的十萬分之一（10^-5）。在各個恒星之間的恒星際空間的恒星際磁場，常簡稱星際磁場，比行星際磁場更低，大約為5×10^-10~10×10^-10特[斯拉](T），即約為行星際磁場十分之一（10^-1），也就是約為地球磁場的百萬分之一（10^-6）。恒星際（空間）磁場主要是應用恒星光的偏振觀測和恒星射電（無線電波）的塞曼效應（即無線電波在磁場中分裂而改變頻率）觀測及維持銀河星系結構的穩定性理論計算等來測定或估算恒星際磁場。由現代多方面的天文觀測知道，由大量的恒星形成星系，例如太陽便是銀河星系中的一個恒星，而銀河星系以外的宇宙空間中還有更多更多的星系。星系與星系之間的空間稱為星系際空間，根據多方面的天文觀測的間接推算和理論估計，星系際空間的磁場約為10^-13~10^-12特[斯拉](T），即約為行星際磁場的萬分之一到千分之一（10^-3~10^-2）。恒星際磁場大約相當于人的心（臟）磁場（約百億分之一T），而星系際磁場大約相當于人的腦（部）磁場（約萬億分之一T），甚至低于腦（部）磁場。

從上面宇宙磁現象的介紹可以看出，宇宙磁現象是宇宙空間到處都存在的，而且許多宇宙磁現象還同科學研究和我們生活有著密切的關系，還有著遠比我們在地球上接觸到的磁場更強和更弱的磁場。