Устройство для измерения параметров спектров ядерного магнитного резонанса

(ц 717641 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Заявлено 09,01.,78 567345/18-2 51)М. Кл,(01 й 27/78 неиием заявк спр Гоаударотвенный комнт СССР3) УДК 539.143. .3(088.8) 2) Автор изобретени Ю. В. Белов Ордена Трудового Красного Знамени специальное нструкторское бюро аналитического приборостроени НТО АН СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СПЕКТРО ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА к области радиоустройствамспектров ядер(ЯМР) . Изобретение относитсяспектроскопии, а именно/для измерения параметроного магнитного резонанс о для изме ржащее вы енератор, в го установ жения упр частоты, п хему совп отношения ератора и ения. Для тся выходи рая изменя развертке ра. Выход дключен к того устройства длятки спектра является ером измеряются не все стройство для измеектров ЯМР, содерчасто то, ч Известно устройствпараметров ЯМР, содетотный управляемый гобратной связи которолители частоты напрягенератора и опорнойщей от синтезатора, сформирователь сигналатоты управляемого генчастоты и схему сравнции спектра используетота синтезатора, котомладших разрядах приуправляемого генератоляемого генератора померу 111Недостатком этной раэверто частотом сокочасцепи лены деавляемого оступа- юаден,час-" " опорной регистраая часется в частоты частото 2значащие цифры частоты измеряемой линии, а только несколько последних.Например, при регистрации спектраЯМР методом модуляции магнитного поня 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 соответ-ствуют более младшим разрядам синтезатора, Однако, даже такое простое вычисление может вызвать дополнительно трудности, поскольку при работе необходимоизменять масштаб регистрации спектра,а при этом значащие цифры частотомерабудут соответствовать другим разрядамсинтезатора (например, при масштабе10 Гц/см развертка ведется в разрядесотен герц) .Известно также урения параметров сп7176 3жащее генератор частотной развертки,соединенный с блоком регистрации спектров и со входом блока схем сравнения,выходы которого соединены через схемуслежения со входом частотомера, и формирователь опорных сигналов, выходыкоторого соединены со входом блока схемсравнения, и функциональный преобразователь 21,Недостаток этого устройства в том, 10что для работы блока схем сравнения требуется линейно изменяющееся в течениеполупериода йли периода;, частоты модуляции напряжение постоянной амплитуды, Синусоидальное напряжение использовать затруднительно ввиду малой крутизны изменения мгновенного значенияэтого напряжения вблизи его амплитудного значения.Этот недостаток определяется тем, 20что в устройстве применен прямой способпреобразования напряжения генераторав сигналы, которые подаются на схемуслежения и частотомер, Рассмотренныйформирователь опорных сигналов йе позволяет скорректировать непериодичностьсигналов, поступающих на частотомер,которая может возникнуть за счет изменения амплитулы и формы напряжениягенератора в диапазоне частот, Поэтому 30устройство имеет ограниченный диапазончастотной разверткипоскольку с повышением частоты генератора частотной разверт ки затруднительно обеспечить высокуюлинейность формы напряжения и стабильность его амплитуды как с помощьюфункционального генератора частотнойразвертки, так и при использовании функционального преобразователя,. Цель предлагаемого изобретения - рас 40ширение диапазона измерения параметровспектров ЯМР и уменьшение погрешностиизмерения при измерении амплитуды выходного напряжения генератора частотнойразвертки, 45Для этого формирователь опорных сигналов выполнен в виде интегрирующегоусилителя с компенсацией постоянной составляющей входного напряжения, делителя напряжения и источника постоянного Ьоопорного напряжения, а вход формирователя опорных сигналов соединен с выходомблока схем сравнения, который содержитлинейный выпрямитель и три схемы сравнения, при этом выход генератора частотной развертки соединен со входом линейного выпрямителя и с первым входомпервой схемы сравнения, выход линейноговыпрямителя соединен с первыми входами 41 4второй и третьей схем сравнения, входинтегрируюнего усилителя соединен с выходом третьей схемы сравнения, а его выход непосредственно соединен со вторымвходом третьей схемы сравнениячерезделитель напряжения соединен со вторымвходом второй схемы сравнения, выходисточника постоянного опорного напряжения соединен со вторым входом первойсхемы сравнения,Устранение укаэанных выше недостатков достигается поддержанием равных интервалов между выходными импульсамисхемы сложения, которые определяютсядлительностью импульсов на выходе схемсравнения,Влияние изменения амплитулы напряжения генератора частотной развертки на отношения длительностей выходных импульсов схем. сравнения к их периоду компенсируется изменением величины опор ных сигналов, которые формируйся из выходных импульсов третьей схемы сравнения интегрирующим усилителем и делителем напряжения формирователя опорных сигналов, За 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 1 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 входногонапряжения, 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 частогомера 5, Выходы формирователя 6 опорных сигналов соединены со входами блока 3 схем сравнения. Выход генератора 1 частот5 71764ной развертки соединен со входом линейного выпрямителя 7 ис первым входом первойсхемы 8 сравнения, выход линейного выпрямителя 7 соединен с первыми вхо дами второй и третьей схем 9 и 10.5сравнения, вход интегрирующего усилителя 11 соединен с выходом третьейсхемы 10 сравнения, а его выход непосредственно соединен со вторым входом третьей схемы 10 сравнения и через 10делитель 12 напряжения соединен со вто-рым входом второй схемы 9 сравнения,выход, источника 13 постоянного опорногонапряжения соединен со вторым входомпервой схемы 8 сравнения. 15Устройство работает. следующим образом.Частота генератора 1 управляется напряжением от блока 2. Напряжение 14(фиг. 2) с выхода генератора 1 подает-. 20ся на вход блока 2, а именно, на входлинейного выпрямителя 7 и на первый .вход первой схемы 9 сравнения, С выхода линейного выпрямителя 7 напряжение 15 подается на входы схем 9 и 10сравнения. На другой вход схемы 10сравнения с выхода интегрирующего усилителя подается опорное напряжение 16.Дважды .за период мгновенное значениенапряжения 15 превышает опорное напря- З 0жение 16, В результате сравнения этихнапряжений на выходе схемы 10 сравнения образуются импульсы 17, длитель.ность которых равна десятой части периода напряжения 14. Постоянная составляю-З 5.шая этих импульсов, равная двум десятымих амплитудного значения, скомпенсирована на входе интегрирующего усилителя11 таким образом, что на его выходеформируется опорное напряжение 16, Если 40за счет изменения амплитуды напряжений. 14 и 15 изменится длительность импуль-сов 17, то компенсация постоянной составляющей этих импульсов заранее подобранным постоянным напряжением нарушает 45ся, и на входе интегрирующего усилителя10 появляется сигнал ошибки, определяющий изменение выходного напряжения 16.Это изменение.приводит к восстановлению прежнего отношения длительности импульсов 17 к периоду напряжения 14.Опорное напряжение 16 изменяется про-.порционально изменению амплитулы выходного напряжения 14 генератора 1,Очевидно, что, используя еще две схе мы сравнения и два интегрирующих усйлителя, аналогично можнополучить импульсы 18 и 19, длительность которых 1 6равна, 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 свыхода делителя 12 напряжения. Это напряжение составляет часть опорного напряжения 16, его величина изменяется так, что компенсируется изменение напряжения 1 4, 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 4 сложения, 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 следованкя 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 ающ еес я тем, что, сцельюрасшнрения диапазона измерения параметров7 717641 8спектров 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 состав- входом третьей схемы сравнения и через ляющей входного напряжения, делителя на-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, 10при 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 018 27/78, 1976, прямителя соединен с первыми входами 1 2, Авторское свидетельство СССР второй и третьей схем сравнения, вход .544902, кл. О 01 й 27/78, 1977.