Устройство для определения профиля поверхности немагнитных объектов

(19) (И) 1/00 р 4 СО 8:ЕК,"Н, )г1 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОР очнондский ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпО иэОБРетениям и ОтнРытиямпРи Гннт сссР МЪ( СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) З.Арр 1. Роуз, 1976, ч,р. 3709,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОФИЛЯ ПОВЕРХНОСТИ НЕМАГТОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретенияявляется повыпение производительности измерений за счет исключениясканирования по третьей координатепутем автоматического удер;алания чувствительной точки на исследуемой по1490480 верхности. Принцип действия устройства.основан на методе чувствительной точкиЕмкость 10, заполненналжидкостью 9, содержацей ядра, обладающие магнитным моментом (напрводой), в которую погружен исследуемый объект 16, ломецаетсл э эонуизмерений и подвергается воздействиюмагнитного поля, представляющего собой суперлозицию в зоне измеренийпостоянного однородного поля, создаваемого магнитной системой 1, неоднородного поля низкой частоты, создаваемого тремя парами градиентных катушек 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7, и полярадиочастотной катушки 8 с частотойядерного магнитного резонанса (ЯМР)ядер жидкости. В результате синхронного детектирования сигнала ЯМР начастоте, соответствующей значениюмагнитной индукции з чувствительнойточке, постоянная составляющая выходного сигнала содержит лишь вкладот ядер, расположенных в области 25чувствительной точки. Следовательно,Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения профиля внешней и внутренней поверхности не- магнитных объектов.Целью изобретения является повышение производительности за счет исключения сканирования по третьей координате путем автоматического удержания чувствительной Точки на исследуемой поверхности,На фиг. 1 представлена Функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы изменения градиентов магнитного поля.Устройство содержит магнитную систему 1, являюцуюся источником постоянного однородного магнитного поля, три пары градиентных катушек 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7, оси которых взаимно перпендикулярны, являющиеся источником неоднородного магнитного поля низкой частоты, радиочастотную катушку 8, помеценную в зону суперпоэиции полей магнитной системыи градиентных катушек 2,7, жидкость 9, содержащую ядра, обладающие магнитным моментом, емкость 10, заполненную жидкостью 9 и установлен 35 40 45 50 55 ло любой иэ координат, например Х,поле зависит от времени лри всех Х,кроме Х=ХО, соответствуюцей чувствительной точке. Вклад в сигнал ЯМРдадут те ядра, которые находятся вслое толщиной б Х вблизи плоскостиХ=Х . Положение чувствительной плоскости определяется соотношением токов в соответствующей паре градиентных катушек 27, Сигнал свободнойядерной индукции с радиочастотнойкатушки через блок 12 согласованияи защиты поступает в приемный блок13. Положение третьей чувствительной плоскости зависит от сигнала управления, поступающего с выхода приемного блока 13 на блок 14 управления переменным градиентом, таким образом осуцествляется обратная связь,с помоцью которой чувствительнаяточка удерживаЕтся на исследуемойповерхности, что позволяет избежатьсканирования по третьей координатеи сократить тем самым время измерения, 2 ил. сную внутри радиочастотной катушки 8, генератор 11 радиочастотных нмпульсоз, выход которого соединен с радючастотной катушкой 8, соединенные последовательно с радиочастотной ка- тушкои 8 блок 12 согласования и зациты, приемный блок 13 и блок 14 управления переменным градиентом, первый выход которого соединен с входами градиентных катушек 2 .7, и регистрируюцнй блок 15, вход которого соединен с вторым выходом блока 14 управления.Принцип действия устройства основан на методе чувствительной точки, суть которого заключается в том, что весь исследуемый объем эа исключением одного малого его элемента - чувствительной точки - подвергается действию переменного магнитного поля низкой (звуковой) частоты. В этих условиях производится синхронное детектирование сигнала ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на частоте цо, соотзетствуюцей значению поля В, з чувствительной точке. Постоянная состазляюцая выходного сигнала содержит лишь вклад от ядер, расположенных в области чувствительной точ 1490480ки, поскольку спектр ЯМР от остальной части исследуемого объема оказывается модулированным по частоте,Этот метод реалцэуетсл на практикепри помощи трех переменных во времени градиентов магнитного полл, направления которых взаимно ортогональны, а величина осццллцрует с различными частотами. Если градиент, например, по координате Х, С(1) имеетвидС = Сз 1 пЯ (1)где Д, - частота осццлллццц,то магнитное поле в исследуемомобъеме меняетсл по законуВ (Х,Е) В +(Х-Х )Сз 1 п 1,Е, (2)Иэ соотношецил (2) видно, что поле В(Х,С) зависит от времени прцвсех Х, кроме Х=Х,. Вклад в наблюдаемый сигнал ЯМР дадут те ядра, которые находятся в слое толщиной Хвблиз плоскости, проходлцей черезХ , перпендикулярно осц Х, На практике осциллирующцй градиент создаютпарой соосных катушек, пцтаемьгх переменным током, магнитные полл которых направлены навстречу друг другу.Положение чувствительной плоскостиопределяется при этом соотцоненцемтоков в этих катушках.Устройство для определенцл проФи -ля поверхности немагнцтных объектовработает следующим образом (см.фиг. 1).Измеряемый объект 16 помещаетсяв емкость 10, которая является зонойизмерения, заполненную жидкостью 9,содержащей ядра, обладающие магнитным моментом, предпочтительно протоносодержащей, например, водой. Магнитная системасоздает э зоне измерения постоянное однородное магнитное поле, вызывающее полярцзацгцоядер жидкости 9. Одновременно с этимэона измерения подвергается эоздецствию переменного неоднородного магнитного поля, характеризующегосяградиентами в трех взаимно перпендикулярных направлениях, причем частоты изменения каждого градиента должны быть различнымц. Переменное неоднородное магнитное поле создаетсятремя парами градиентных катушек 2и 3, 4 и 5, 6 и 7. Токи, вызывающиеукаэанные градиенты, создаготсл блоком 14 управления перемешаем градцентом, который создает переменныетоки в каждой паре градиентных катушек 2 и 3, 4 и 5, 6 ц 7, раэлцчагощиеся по амплитуде ц находящиеся впротивофазе. Соотцонецце аг 1 плцтудтоков в каждой паре катушек определлет положения чувствительной плоскости; пересечение чувствительныхплоскостей, создаваемых каждой паройчувствительных катушек, определяет 1 О положение чувствительной точки. Споиощьго первой пары катушек 2 и 3выделяется чувствительная плоскость,перпендикулярная одной цэ, осей, например, Е; аналогично с помощью вто рой пары катушек 4 ц 5 выделяетсяплоскость, перпендикулярная оси Т;пересечение двух этих плоскостей дает чувствительную лцциго, параллельнуюосц Х. И, наконец, с помощью третьей 20 пары катушек 6 ц 7 выделяется чувствцтельцал точка. Блок 4 управленияФормцрует управляющие сигналы дляградиентной системы таким образом,что градиенты С, С, С прц отсут стэцц объекта 16 измерения имеют вид,показанный на Фцг. 2. Прц измерениипроФиля поверхности объекта 16 вкаждый момент времени значения напрлгхеций управления грздцецтамц Сх, 30 С, С соответствуют координатам Х,У, 2 точек поверхности объекта. Генератор 11 радцочастотньгх импульсоввырабатывает импульсы, поступающиеца радцочастотнуго катушку 8 и возбуждающие в жидкости 9 сигнал свободной лдерцой индукции, который через блок 12 согласования ц защитыпоступает в приемный блок 13, а сего выхода - в блок 14 управления.40 Положение чувствительной плоскостизависит от сигнала ца выходе приемного блока 13. Если чувствительнаяточка находится в жидкости, то поддействием управляющего сигнала с вы хода приемного блока 13 точка движетсл э напразленцц поверхности измеряемого объекта 16. Если точка попадает внутрь измеряемого объекта 16,то сигнал на выходе приемного блока13 исчезает, ц направленце измененияградиента С автоматически меняетсяца противоположное. Таким образом,чувствцтельцая точка постоянно удержцэается на поверхности измеряемого 55 объекта 16. Сигнал с второго выходаблока 14 управления, пропорциональные значениям координат положениячувствительной точки, поступают врегистрирующий блок 15, э котором1490480 ив. Составитель О. СмирновО.Спесивых Техред Л.Сердюкова Корректор Т. Мале едакт аж 683митета по из сква, Ж,Заказ 3740/45 ТирНИИПИ Государственного к113035, М писное открытиям п д. 4/5ретениямушская на зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Г а, 101 Формируется .иэображение проФиля поверхности объекта 16 измерения.Таким образом, реализуемая в устройстве операция удержания чувствительной точки на поверхности измеряемого объекта, выполняемая автоматически, позволяет исключить сканирование по третьей координате и тем самым избежать сканирования чувствительной точки всего исследуемого объекта, а следовательно, повысить производительность измерений. Следует также отметить, что устройство позволяет производить измерения в труднодоступных нли недоступных мес" тах объекта, например, определять профиль внутренней поверхности иэделия.формула изобретения Устройство для определения проФиля поверхности немагнитных объектов, содержащее источник постоянного однородного магнитного поля в виде магнитной системы, источник неоднородного магнитного поля низкой частоты в виде трех пар градиентных катушек, оси которых взаимно перпендикулярны, радиочастотную катушку, помещенную в зону суперпознции полей 5магнитной системы и трех пар градиентных катушек, генератор равночастотных импульсов, выход которого соединен с радиочастотной катушкой, блок согласования и защиты, входом подключенный к радиочастотной катушке, приемный блок, вход которого соединен с выходом блока согласования и защиты, блок управления переменным градиентом, первый выход которого соединен с входами градиентных катушек, и регистрирующий блок, вход которого соединен с вторым выходом блока управления переменным градиентом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено емкостью для помещения в нее исследуемого объекта, заполненной жидкостью, содержащей ядра, обладающие магнитным 25 моментом, и установленной внутри радиочастотной катушки, а выход приемного блока соединен с входом блока управления переменным градиентом,