Устройство для измерения параметров спектров ядерного магнитного резонанса

Устройство для измерения параметров спектров ядерного магнитного резонанса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<" 717641

Союз Советских

Социалистических

Республик

У-. л g)

1 . (51)М. Кл. („01N 27/78 (22) Заявлено 09.01.78(21) 2567345/18 2 с присоединением заявки М

Гоаударотвенный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано25.02.80. Бюллетень И 7

Дата опубликования описания 28.02.80 (53) УДК 539.143..3(088.8) (72) Автор изобретения

Ю. В. Белов

Ордена Трудового Красного Знамени специальное конструкторское бюро аналитического приборостроения

НТО АН СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СПЕКТРОВ

ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

Изобретение относится к области радиоспектроскопии, а именно к устройствам

/ для измерения параметров спектров ядер- ного магнитного резонанса (ЯМР).

Известно устройство для измерения параметров ЯМР, содержащее высокочастотный управляемый генератор, в цепи обратной связи которого установлены делители частоты напряжения управляемого генератора и опорной частоты, поступаю f0 щей от синтезатора, схему совпадений, формирователь сигнала отношения час-" тоты управляемого генератора и опорной частоты и схему сравнения. Для регистра15 ции спектра используется выходная частота синтезатора, которая изменяется в младших разрядах при развертке частоты управляемого генератора. Выход управляемого генератора подключен к частотомеру (11

Недостатком этого устройства для частотной развертки спектра является то, что частотомером измеряются не все

2 значащие цифры частоты измеряемой линии, а только несколько последних.

Например, при регистрации спектра

ЯМР методом модуляции магнитного rioпя в масштабе 1 Гц/см и длине диаграмМной карты несколько десятков сантиМетров, истинное значение частоты полуЧается путем суммирования результатов установки частоты в разрядах десят-, ков и единиц килогерц и сотен герц синтезатора частоты и показаний частото-мера, значащие цифры которого соответствуют более младшим разрядам синтезатора. Однако, даже такое простое вычисление может вызвать дополнительно трудности, поскольку при работе необходимо ! изменять масштаб регистрации спектра, а при этом значащие цифры частотомера будут соответствовать другим разрядам синтезатора (например, при масштабе

10 Гц/см развертка ведется в разряде сотен герц) .

Известно также устройство для измерения параметров спектров ЯМР, содер7176

3 жащее генератор частотной развертки, соединенный с блоком регистрации спектров и со входом блока схем сравнения, выходы которого соединены через схему слежения со входом частотомера, и формирователь опорных сигналов, выходы которого соединены со входом блока схем сравнения, и функциональный преобразователь (2), Недостаток этого устройства в том, 10 что для работы блока схем сравнения требуется линейно изменяющееся в течение полупериода йли периода; . частоты модуляции напряжение постоянной амплитуды. Синусоидальное напряжение использовать затруднительно ввиду малой крутизны изменения мгновенного значения этого напряжения вблизи его амплитудного значения.

Этот недостаток определяется тем, . р0 что в устройстве применен прямой способ преобразования напряжения генератора в сигналы, которые подаются на схему слежения и частотомер. Рассмотренный формирователь опорных сигналов йе поз- 25 воляет скорректировать непериодичность сигналов, поступающих на частотомер, которая может возникнуть за счет изменения амплитулы и формы напряжения генератора в диапазоне частот. Поэтому 30 устройство имеет. ограниченный диапазон частотной разверткипоскольку с повышением частоты генератора частотной разверт ки затруднительно обеспечить высокую линейность формы напряжения и стабильность его амплитуды как с помощью функционального генератора частотной развертки, так и при использовании функционального преобразователя. . Цель предлагаемого изобретения — рас 40 ширение диапазона измерения параметров спектров ЯМР и уменьшение погрешности измерения при измерении амплитуды выходного напряжения генератора частотной развертки. 45

Для этого формирователь опорных сигналов выполнен в виде интегрирующего усилителя с компенсацией постоянной составляющей входного напряжения, делителя напряжения и источника постоянного So опорного напряжения, а вход формирователя опорных сигналов соединен с выходом

I блока схем сравнения, который содержит линейный выпрямитель и три схемы сравнения, при этом выход генератора час- 55 тотной развертки соединен со входом линейного выпрямителя и с первым входом первой схемы сравнения, выход линейного выпрямителя соединен с первыми входами

41 4 второй и третьей схем сравнения, вход интегрирую него усилителя соединен с выходом третьей схемы сравнения, а его выход непосредственно соединен со вторым входом третьей схемы сравнения1через делитель напряжения соединен со вторым входом второй схемы сравнения, выход источника постоянного опорного напряжения соединен со вторым входом первой схемы сравнения, Устранение укаэанных выше недостатков достигается поддержанием равных интервалов между выходными импульсами схемы сложения, которые определяются длительностью импульсов на выходе схем сравнения.

Влияние изменения амплитулы напряжения генератора частотной развертки на отношения длительностей выходных импульсов схем. сравнения к их периоду компенсируется изменением величины опор ных сигналов, которые формиру тся из выходных импульсов третьей схемы сравнения интегрирующим усилителем и делителем напряжения формирователя опорных сигналов, 3а счет этого технического приема не только стабилизируются отношения длительностей этих импульсов к периоду, но и обеспечивается возможность использовать для работы схемы сравнения напряжение генератора частотной развертки синусоидальной формы, которая может быть легко обеспечена в диапазоне частот определяемом шириной спектра ЯМР (десятки кГц) .

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы формируемых в устройстве сигналов.

Устройство для измерения параметров спектров ЯМР содержит генератор Х частотной развертки, блок 2 регистрации спектров, блок 3 схем сравнения, схему

4 сложения, частотомер 5, формирователь

6 опорных сигналов, линейный выпрямитель

7„схемы 8,9 и 10 сравнения, интегрирующий усилитель 11 с компенсацией постоянной составляющей входного напряжения, делитель 12 напряжения и источник

13 постоянного опорного напряжения.

Генератор 1 частотной развертки соединен с блоком 2 регистрации спектров и со входом блока 3 схем сравнения, выходы которого соединены через схему 4 сложения со входом частотомера 5. Выходы формирователя 6 опорных сигналов соединены со входами блока 3 схем сравнения. Выход генератора Х частот5 71764 ной развертки соединен со входом линейного выпрямителя 7 ис первым входом первой схемы 8 сравнения, выход линейного выпрямителя 7 соединен с первыми вхо-дами второй и третьей схем 9 и 10.

5 сравнения, вход интегрирующего усили теля 11 соединен с выходом третьей схемы 10 сравнения, а его выход непосредственно соединен со вторым входом третьей схемы 10 сравнения и через 10 делитель 12 напряжения соединен со вто- рым входом второй схемы 9 сравнения, выход, источника 13 постоянного опорного напряжения соединен со вторым входом первой схемы 8 сравнения. 15

Устройства работает. следующим образом.

Частота генератора 1 управляется напряжением от блока 2. Напряжение 14 (фиг. 2) с выхода генератора 1 подает- 20 ся на вход блока 2, а именно, на вход линейного выпрямителя 7 и на первый вход первой схемы 9 сравнения. С выхода линейного выпрямителя 7 напряжение 15 подается на входы схем 9 и 10 сравнения. На другой вход схемы 10 сравнения с выхода интегрирующего усилителя подается опорное напряжение 16.

Дважды за период мгновенное значение напряжения 15 превышает опорное напря- З0 жение 16. В результате сравнения этих напряжений на выходе схемы 10 сравнения образуются импульсы 17, длительность которых равна десятой части периода напряжения 14. Постоянная составляю-З5 .шая этих импульсов, равная двум десятым их амплитудного значения, скомпенсирована на входе интегрирующего усилителя

11 таким образом, что на его выходе формируется опорное напряжение 16. Если 40 за счет изменения амплитуды напряжений . 14 и 15 изменится длительность импуль- сов 17, то компенсация постоянной составляющей этих импульсов заранее подобранным постоянным напряжением нарушает-45 ся, и на входе интегрирующего усилителя

10 появляется сигнал ошибки, определяющий изменение выходного напряжения 16.

Это изменение. приводит к восстановлению прежнего отношения длительности им-5 пульсов 17 к периоду напряжения 14.

Опорное напряжение 16 изменяется про-. порционально изменению амплитулы выходного напряжения 14 генератора 1.

Очевидно, что, используя еще две схе-55 мы сравнения и два интегрирующих усйлителя, аналогично можно получить импульсы 18 и 19, длительность которых

1 6 равна, соответственно, трем и пяти десятым периода напряжения 14. Наиболее простым способом эти импульсы получаются в предлагаемом устройстве, в котором используется симметричность формы синусоидального напряжения 14. Опорное напряжение 20 подается на вход схемы 9 сравнения с выхода делителя 12 напряжения. Это напряжение составляет часть опорного напряжения 16, его величина изменяется так, что компенсируется изменение напряжения 14, стабилизируя отношение длительности импульсов 18 к периоду напряжения 14. Источник 13 постоянного опорного напряжения обеспечивает срабатывание схемы 8 сравнения при переходе входного напряжения 14 через нуль и получение на- ее выходе импульсов 19, длительность которых равна пяти десятым периода напряжения 14.

Импульсы 17, 18 и 19 с выходов схем

7,8 и 9 сравнения подаются на входы схемы 4сложения,,на выходе которой в моменты, совпадающие с началом и концом каждого из входных импульсов, образуются импульсы 21. Эти импульсы подаются на частотомер 5. Поскольку десять импульсов. 21 следуют с равными интервалами в течение периода напряжения 14 генератора 1, то резонансная частота линий спектра определяется путем уменьшения в 10 раз величины отсчета по частотомеру 5.

В предлагаемом устройстве за счет обеспечения возможности использования генератора. частотной развертки с синусоидальной формой напряжения и стабили- .. зации относительных длительностей интервалов следованка импульсов, пбступающих на частотомер, достигается расширение диапазона и уменьшается погрешность измерения параметров спектров ЯЛМАР

Формула изобретения

Устройство.для измерения параметров спектров ядерного магнитного резонанса (ЯМР), содержащее генератор частотной. развертки, соединенный с блоком регистрации спектров и со входом блока схем сравнения, выходи которого соединены через схему сложения со входоя частотомера, и формирователь опорных сигналов, выходы которого соединены со входами блока схем сравненпй, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения параметров

7 717641 8 спектров ЯМР и уменьшения погрешности интегрирующего усилителя соединен с измерения, формирователь опорных сигна- выходом третьей схемы сравнения, а вылов выполнен в виде интегрирующего уси- ход непосредственно соединен со вторым лителя с компенсацией постоянной coeraa- входом третьей схемы сравнения и через ляюшей входного напряжения, делителя на- 5 делитель напряжения соединен со втопряжения и источника постоянного опорно- рым входом второй схемы сравнения, выго напряжения, вход формирователя опор- ход источника постоянного опорного наных сигналов соединен с выходом блока пряжения соединен со вторым входом персхем сравнения, который содержит линей- вой схемы сравнения. ный выпрямитель и три схемы сравнения, 10 при этом выход генератора частотной Источники информации, развертки соединен со входом линейного принятые во внимание при экспертизе выпрямителя и с первым входом первой 1. Авторское свидетельство СССР схемы сравнения, выход линейного вы- № 518714, кл. С 01 N 27/78, 1976, прямителя соединен с первыми входами lS 2. Авторское свидетельство СССР второй и третьей схем сравнения, вход . № 544902, кл. G 01й 27/78, 1977.

Фиг /

UHHHHH Заказ 9831/60

Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул. Проектная.4