Анализатор намагниченности для импульсных ямр-спектрометров

 

Изобретение относится к области спектроскопии с использованием ядерного магнитного резонанса и может быть использовано в комплексе с импульсным ЯМР-спектрометром для исследования сложных гетерогенных смесей, например жиров, масел, растительных и животных тканей,имеющих многоэкспоненциальный характер спада сигнала 5МР. Целью изобретения является повышение точности анализа и быстродействия путем исключения коммутации и накопления. В основе работы анализатора лежит принцип изменения собственной характеристики перестраиваемого избирательного фильтра широтноимпульсным модулятором, регистрации его отклика, преобразования в цифровой код через АЦП и затем логического анализа данных в текущий последующий и предыдущие моменты времени. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (S1) 4 G 01 N 24/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4060286/31 "25 (22) 22, 04. 86 (46) 15. 06. 88. Бюл. ¹- 22 (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (72) А.Ф.Бабкин, О.С.Голод, И.Ф.Кацан и В.Л.Макаренко (53) 539.143.43 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 868505, кл. G 01 N 24/08, 1978.

Рыцар Б.Е. Анализирующее устройство для импульсных спектрометров

ЯМР.ПТЭ, 1984, ¹ 5, с. 133-135, (54) АНАЛИЗАТОР НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ

ИМПУЛЬСНЫХ ЯМР-СПЕКТРОМЕТРОВ (57) Изобретение относится к области спектроскопии с использованием ядерного магнитного резонанса и может быть использовано в комплексе с импульсным 5МР-спектрометром для исследования сложных reтерогенных смесей, например жиров, масел, растительных и животных тканей, имеющих многоэкспоненциальный характер спада сигнала

ЯМР. Целью изобретения является повышение точности анализа и быстродействия путем исключения коммутации и накопления. В основе работы анализатора лежит принцип изменения собственной характеристики перестранваемого избирательного фильтра широтнаимпульсным модулятором, регистрации его отклика, преобразования в цифровой код через АЦП и затем логического анализа данных в текущий последующий и предыдущие моменты времени.

1 ил.

1402 880

Изобретение относится к спектроскопии с использованием ядерного магнитного резонанса, может быть использовано для исследования дина5 мики ядерной намагниченности сложных гетерогенных смесей„например жиров, масел, растительных и животных тканей, имеющих многоэкспоненциальный характер релаксации, и может найти применение в химической, пищевой промьш ленности, медицине, биологии в комплексе с импульсным ЯМР-спектрометром.

Целью изобретения является повышение точности анализа .и быстродействия путем исключения коммутации и накопления.

На чертеже представлена блок-схема анализатора. 20

Анализатор содержит последовательно соединенные входной усилитель 1, параметрический избирательный фильтр (ПИФ) 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, схему 4 выбора информации, а также логическую схему 5 управления, подключенную к входу

1 управления ПИФ 2 и схему 6 хранения информации. Схема выбора информации выполнена из трех последовательно соединенных регистров 7-9, двух схем

10 и 11 сравнения и последовательно соединенных схемы 12 совпадения и восьмиразрядного двоичного счетчика 13.

Логическая схема 5 управления выполнена из широтно-импульсного модулятора (ШИК) 14, семиразрядного счетчика

15 и линии 16 задержки, а схема хранения информации выполнена из восьми регистров 17-24 показателя степени .40 экспонент и восьми регистров 25-32 амплитуды составляющих многоэкспоненциального спада сигнала ЯМР. При этом выходы АЦП 3 соединены с входами регистра 7 схемы 4 выбора информа- 45 ции, выходы регистров 7-9 подсоединены к входам двух схем 10, 11 сравнения, соединенных своими выходами с входами схемы 12 совпадения, а выход последней подключен к входу восьмиразрядного счетчика 13, который является адресным для схемы б хранения информации. Последняя содержит восемь регистров амплитуды 25-32 и восемь регистров 17-24 показателя степени

5S экспонент, при этом адресные входы всех 16-ти регистров подключены к выходу счетчика 13 схемы 4 выбора информации, информационные входы регистров 25-32 амплитуды — к соответствующим выходам второго регистра

8 схемы 4 выбора информации, а информационные входы регистров 17-24 показателя к соответствующим выходам семиразрядного счетчика 15 тактов логической схем 5 управления.

Устройство работает следующим лбразом.По сигналу "Пуск", поступающему из устройства управления радиоспектрометром, семиразрядный счетчик 15 обнуляется и начинает регистрировать импульсы синхронизации, приходящие в момент поступления инвертирующего

90-градусного импульса. В соответствии с кодом, формируемым на выходе счетчика 15, ШИИ 14 формирует напряжение накачки для работы ПИФ 2.

Собственная функция::ПИФ в этот момент времени имеет вид ехр- Ы„„,„ t, где м, — показатель экспоненты затухания. При приходе второго импульса синхронизации собственная функция

ПИФ изменяется и становится равной ерх-(„„+ ЬЫ; )t.

Таким образом, осуществляется последовательный во времени перебор

7 всех N = 2 возможных значении параметра о6 обеспечивающий точность

0,8%. В том случае, когда во входном анализируемом сигнале намагниченности, поступающем из усилительного тракта спектрометра через усилитель

1 на вход ПИФ, будет присутствовать компонента с параметром М,, на выходе ПИФ будет наблюдаться максимум выходного напряжения, причем информация о параметрах, и А;, где А;— амплитуда сигнала ЯИР, АЦП 3 преобразует выходной сигнал в код и подает этот код на схему выбора. В первый регистр 7 запись кода осуществляется жлпульсом с линии 16 задержки приблизительно спустя 100 мкс после импульса синхронизации для исключения переходных процессов в тракте спектрометра. При поступлении последующих импульсов синхронизации код из регистра 7 передается в регистры

8 и 9. Схемы 10, 11 сравнения производят анализ текущих и последующих значений информации и при определении максимума, т.е. когда вырабатывают сигнал, поступающие на схему

12 совпадения и в дальнейшем на адресный 8-разрядный счетчик 13, который и определяет адрес для регист1402880 ров 17-24 и 25-32 схемы хранения значений с ; и А, .

Работа устройства образуется на следующих предпосылках.

Переходной релаксационный процесс в многофазной спин-системе носит многоэкспоненциальный характер и без учета влияния неоднородности магнитного поля может быть описан функцией вида

УП

U» (t) =, А ехр — ос, t, (1)

qa I где U,„(t) — суммарный сигнал в момент времени t;

А — начальная амплитуда соо ответствующей составляющей;

Ы; — релаксационная характеристика этой фазы, причем н " «к 1 где m — число составляющих фаз многоэкспоненциального процесса.

Анализатор намагниченности должен определять с требуемой точностью приращения параметров b.À ; и и, входно го сигнала.

По априорным данным известно

Ао> с Амин Амокс 1 (мин с1 макс 1

Параметр ot.; представляется некоt торым дискретным значением сС; таким, что

/сс — ф, ° / а

Число значений м, можно определить из выражения

01 мокс — + мин

И

6оЬ, Известно,что в ПИФ реализуется разложение входного сигнала в ряд по собственным функциям дифференциального оператора L описывающего фильтр, Если ПИФ настроен в резонанс на одну из собственных функций устройства, то только последняя и выделяется на его выходе, а ее амплитуда является функцией взаимной корреляции входного сигнала и резонансной собственной функцией, т.е. в слечае совпадения по форме входного сигнала с резонансной собственной функцией выходной отклик фильтра максимален. Функция корреляции зависит от фазы входного сигнала относительно напряжения накачки.

Таким образом видно, что использование ПИФ с устройствами обработки е го выходного напряжения по зволяет исключить процесс длительного

5 накопления информации, что повышает точность и быстродействие анализа.

Если необходимо реализовать точность порядка 27., то для достижения

10 ПВь„мокс потребуется примерно 50 циклов накопления, а время обработки составит 1 мин при времени посылок

-1 с.

При использовании перестраиваемого ПИФ и устройств обработки на современной элементной базе время анализа можно сократить до 20-30 с, что примерно вдвое снижает время анализа при той же точности -27. .

)5

Формула изобретения

Анализатор намагниченности для

25 импульсных Яс1Р-спектрометров, содержащий входной усилитель, логическую схему управления, схему выбора информации и схему хранения информации, при этом логическая схема управления включает линию задержки, широтноимпульсный модулятор и семиразрядный двоичный счетчик тактов, подключенный первым входом к линии задержки и к выходу синхронизации спектрометра, вторым входом — к кнопке "Пуск" и

35 разрядными выходами — к соответствующим входам широтно-импульсного модулятора, схема выбора информации содержит схему выбора максимума и восьми4О pGspHpHbM двоичный счетчик адреса при этом схема выбора максимума включает три последовательно соеднненных регистра, схему совпадения и две схемы сравнения, первая из кото45 рых подключена соответствующими входами к выходам первого и второго регистров, вторая — к выходам второго и третьего регистров, выходы схем сравнения подключены к входам схемы совпадения, выход которой соединен

50 с входом счетчика адреса, а тактирую щие входы регистров подключены к выходу линии задержки, схема хранения информации выполнена из восьми регистров амплитуды составляющих много55 экспоненциального спада сигнала ЯИР и из восьми регистров показателя степени экспонент, при этом адресные входы регистров схемы хранения инфорС о став и тель В . Майо ршин

Техред Л. Сердюкова Корректор В. Бутяга

Редактор И. Слободяник

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2848/31.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. IIp<)eKTHBH 4

5 1402880 6 мации подключены к выходу весьмираз- коммутации и накопления, в анализатор рядного счетчика адреса, информацион- введены перестраиваемый параметриные входы регистров амплитуды подклю- ческий избирательный фильтр (ПИФ) чены к соответствующим выходам второ- и аналого-цифровой восьмиразрядный

5 го регистра схемы выбора информации, преобразователь (АЦП), причем управподключенным к входам схем сравнения, ляющий вход ПИФ соединен с выходом информационные входы регистров показа- широтно-импульсного модулятора, теля степени подключены к выходам второй вход ПИФ соединен с выходом семщзазрядного счетчика тактов и к 10 усилителя, а выход ПИФ подключен к выходу широтно-импульсного модулято- входу АЦП, выходы которого подсоера, отличающийся тем, что, динены к соответствующим входам с целью повышения точности анализа первого регистра схемы выбора максии быстродействия путем исключения мума.