小型化核磁共振波谱仪新型场频联锁技术研究
发布时间：2021-01-11 14:48
便携式核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,NMR）仪器拥有广泛的应用市场,近年来永磁低场的小型化核磁共振仪器在提升NMR信号分辨率和信噪比方面不断发展。然而,小型化核磁共振仪器的完善需要解决许多制约因素带来的问题,例如磁体尺寸较大和相对笨重、磁场的空间均匀性和稳定性的提升、控制台的数字集成度等。本文研究的工作主要聚焦于降低便携式NMR谱仪结构复杂度,并提高信号的检测质量,为此在自主研制的NMR谱仪系统上,研究一种小型化核磁共振波谱仪新型场频联锁技术。本文主要以小型化核磁共振波谱仪中开放式永磁体产生的主磁场温漂作为研究对象,提供一种新型场频联锁技术的系统方法和结构。首先,设计并研制温度检测控制系统和空间磁场强度测量系统。通过多点温度检测传感器检测磁体温度,微控制器接收其温度反馈信号控制加热膜传热至磁体达到温度恒定,实现磁体温度的检测与控制。通过保持水平的稳定支架固定三轴定位滑台,精确控制磁场强度检测探针空间定位移动,准确测量的磁场强度,实现系统校准。其次,利用多项式目标函数拟合等方法分析和建立磁体温漂和共振频率的关系。以磁体表面温度拟合出内部温度,分析腔内温度...
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．３开关时间与栅极电阻的关系??
?第三章新型场频联锁系统的结构设计???管处于截止状态，停止加热，进入等待过程，慢降回到接近Ｔ。??３）当ＴＡ＜Ｔ时，微控制器输出高电平信号，高电平时间为ｔ３，ＭＯＳ场效应??管处于导通状态，快速开启加热通道，正占空比逐渐增大，ＴＡ值增大逼近Ｔ；??４）当ＴＡ＞Ｔ时，微控制器输出低电平信号，低电平时间为ｔ４，ＭＯＳ场效应??管处于截止状态，快速关闭加热通道，正占空比逐渐减小，ＴＡ值减小逼近Ｔ；??５）微控制器输出高、低电平时间１３和ｔ４需要不断变化，且在恒定周期Ａｔ?（Ａｔ??＝?ｔ３＋ｔ４）时间内不断调整正占空比（正占空比不超过５０％），使得经过ｎＡｔ时间??（通常情况下需要持续２－３个小时）的持续不断振荡后，在允许极小的波动误差??范围趋于稳定，１＼能够保持Ｔ—致。??微控制器输出的脉冲宽度调制波形如下图３．４所示。??￣￣￣１??
?１００??栅极电阻Ｒｇ?（欧姆，Ｑ）??图３．３开关时间与栅极电阻的关系??３．１．４微控制器??微控制器采用单片机ＡＴ８０Ｃ５１为控制核心，通过恒流源电路提供的恒定电??流流经温度检测传感器ＰｔｌＯＯＯ，读取ＰｔｌＯＯＯ两端的电压压降，利用模／数转换器??（ＡＤＣ）获取电压数字信号，计算ＰｔｌＯＯＯ的当前电阻值并转换成对应温度值，??从而实现实时读取ＰｔｌＯＯＯ测得的温度反馈信号。微控制器再根据读取检测点Ａ??处ＰｔｌＯＯＯ的当前温度值１＼与设置磁体需要的恒定温度值Ｔ?（通常情况下，设置??的Ｔ值范围高于外界环境温度且低于永磁体的最高工作温度）的大小关系进行比??较判断，输出ＰＷＭ波形控制ＭＴＥ３０Ｎ５０Ｅ的源极和漏极的导通和截止状态，控??制的基本过程如下：??１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于直接数字频率合成技术的核磁共振弛豫分析仪场频联锁电路设计[J]. 张凯威,苗志英,施群雁,陈珊珊,汪红志. 生物医学工程研究. 2016(01)
[2]薄膜铂热电阻PT1000在热测试中的应用[J]. 陆心宇,郭庆. 仪器仪表用户. 2016(01)
[3]便携式核磁共振谱仪的研究进展[J]. 刘敏,邱雯绮,孙惠军,陈忠. 波谱学杂志. 2014(04)
[4]一体化NMR波谱仪梯度-场频联锁-匀场系统设计[J]. 王恢旺,李正刚,毛文平,鲍庆嘉,刘造,刘朝阳. 波谱学杂志. 2012(04)
[5]基于PT1000的高精度温度测量系统[J]. 方益喜,雷开卓,屈健康,刘奎,乔子椋,杨海波. 电子设计工程. 2010(10)
[6]20MW水冷磁体冷却水系统节能优化设计[J]. 唐佳丽,欧阳峥嵘,张晓东,刘程华. 低温与超导. 2010(08)
[7]基于FPGA的NMR谱仪室温匀场电源核心控制系统的设计[J]. 李洁,陈海波,谈军,郑振耀,陈忠. 厦门大学学报(自然科学版). 2010(03)
[8]温度测量技术现状和发展概述[J]. 杨永军. 计测技术. 2009(04)
[9]基于AT89C2051的温度数据采集/传输系统[J]. 许盈. 电子制作. 2006(12)
[10]霍尔传感器及其应用[J]. 郑一. 电子产品世界. 1996(06)
博士论文
[1]小型永磁磁共振磁体的仿真设计与优化[D]. 程艺苑.浙江大学 2014
硕士论文
[1]核磁共振成像仪梯度预加重和数字下变频调节[D]. 谢晨.厦门大学 2017
[2]小型化核磁共振仪器的初步研究[D]. 刘敏.厦门大学 2014
[3]基于nRF905的温度数据采集及无线传输系统的设计[D]. 邵帅.武汉科技大学 2010
[4]核磁共振谱仪锁场系统收发单元的设计[D]. 王光伟.华中科技大学 2008
[5]柔性薄膜加热器的设计和应用研究[D]. 曾明.华中科技大学 2007
本文编号：2970971
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．３开关时间与栅极电阻的关系??
?第三章新型场频联锁系统的结构设计???管处于截止状态，停止加热，进入等待过程，慢降回到接近Ｔ。??３）当ＴＡ＜Ｔ时，微控制器输出高电平信号，高电平时间为ｔ３，ＭＯＳ场效应??管处于导通状态，快速开启加热通道，正占空比逐渐增大，ＴＡ值增大逼近Ｔ；??４）当ＴＡ＞Ｔ时，微控制器输出低电平信号，低电平时间为ｔ４，ＭＯＳ场效应??管处于截止状态，快速关闭加热通道，正占空比逐渐减小，ＴＡ值减小逼近Ｔ；??５）微控制器输出高、低电平时间１３和ｔ４需要不断变化，且在恒定周期Ａｔ?（Ａｔ??＝?ｔ３＋ｔ４）时间内不断调整正占空比（正占空比不超过５０％），使得经过ｎＡｔ时间??（通常情况下需要持续２－３个小时）的持续不断振荡后，在允许极小的波动误差??范围趋于稳定，１＼能够保持Ｔ—致。??微控制器输出的脉冲宽度调制波形如下图３．４所示。??￣￣￣１??
?１００??栅极电阻Ｒｇ?（欧姆，Ｑ）??图３．３开关时间与栅极电阻的关系??３．１．４微控制器??微控制器采用单片机ＡＴ８０Ｃ５１为控制核心，通过恒流源电路提供的恒定电??流流经温度检测传感器ＰｔｌＯＯＯ，读取ＰｔｌＯＯＯ两端的电压压降，利用模／数转换器??（ＡＤＣ）获取电压数字信号，计算ＰｔｌＯＯＯ的当前电阻值并转换成对应温度值，??从而实现实时读取ＰｔｌＯＯＯ测得的温度反馈信号。微控制器再根据读取检测点Ａ??处ＰｔｌＯＯＯ的当前温度值１＼与设置磁体需要的恒定温度值Ｔ?（通常情况下，设置??的Ｔ值范围高于外界环境温度且低于永磁体的最高工作温度）的大小关系进行比??较判断，输出ＰＷＭ波形控制ＭＴＥ３０Ｎ５０Ｅ的源极和漏极的导通和截止状态，控??制的基本过程如下：??１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于直接数字频率合成技术的核磁共振弛豫分析仪场频联锁电路设计[J]. 张凯威,苗志英,施群雁,陈珊珊,汪红志. 生物医学工程研究. 2016(01)
[2]薄膜铂热电阻PT1000在热测试中的应用[J]. 陆心宇,郭庆. 仪器仪表用户. 2016(01)
[3]便携式核磁共振谱仪的研究进展[J]. 刘敏,邱雯绮,孙惠军,陈忠. 波谱学杂志. 2014(04)
[4]一体化NMR波谱仪梯度-场频联锁-匀场系统设计[J]. 王恢旺,李正刚,毛文平,鲍庆嘉,刘造,刘朝阳. 波谱学杂志. 2012(04)
[5]基于PT1000的高精度温度测量系统[J]. 方益喜,雷开卓,屈健康,刘奎,乔子椋,杨海波. 电子设计工程. 2010(10)
[6]20MW水冷磁体冷却水系统节能优化设计[J]. 唐佳丽,欧阳峥嵘,张晓东,刘程华. 低温与超导. 2010(08)
[7]基于FPGA的NMR谱仪室温匀场电源核心控制系统的设计[J]. 李洁,陈海波,谈军,郑振耀,陈忠. 厦门大学学报(自然科学版). 2010(03)
[8]温度测量技术现状和发展概述[J]. 杨永军. 计测技术. 2009(04)
[9]基于AT89C2051的温度数据采集/传输系统[J]. 许盈. 电子制作. 2006(12)
[10]霍尔传感器及其应用[J]. 郑一. 电子产品世界. 1996(06)
博士论文
[1]小型永磁磁共振磁体的仿真设计与优化[D]. 程艺苑.浙江大学 2014
硕士论文
[1]核磁共振成像仪梯度预加重和数字下变频调节[D]. 谢晨.厦门大学 2017
[2]小型化核磁共振仪器的初步研究[D]. 刘敏.厦门大学 2014
[3]基于nRF905的温度数据采集及无线传输系统的设计[D]. 邵帅.武汉科技大学 2010
[4]核磁共振谱仪锁场系统收发单元的设计[D]. 王光伟.华中科技大学 2008
[5]柔性薄膜加热器的设计和应用研究[D]. 曾明.华中科技大学 2007
本文编号：2970971
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/2970971.html
