基于4倍频采样的数字正交FID信号检测技术

提出了基于4倍Lamor频率采样的数字正交锁相放大技术提取包络信号,该技术是根据开关型正交矢量锁定放大器的基本原理和三角函数的特征,通过4倍Lamor频率采样和数字叠加的方法,实现了信号正交与低通滤波功能。该数字正交方法较模拟正交法的优点是能够提高信号的信噪比,且电路设计简单。利用该法所设计的地面核磁共振找水仪采集系统在探寻地下水源中已得到验证与应用,在叠加次数仅为NUMIS系统1/2时,其信噪比至少提高0.5倍。该方法提高了仪器的工作效率和对信号参数的提取精度。

极化^(3)He系统核磁共振FID信号的激光探测

极化率测量装置是极化^(3)He系统的重要组成部分之一.本文介绍了一套在极化^(3)He系统上搭建的激光探测自由感应衰减核磁共振(FID NMR)信号的实验装置,该装置有望为^(3)He极化率的高精度实时测量提供新的途径.激光探测法的原理是法拉第旋光效应,该方法使用一束线偏振光探测极化^(3)He磁矩绕主磁场进动的FID信号,实验结果表明相较于拾波线圈探测方法,激光探测方法的信噪比提高了106%,对^(3)He的极化率测量更精确.该探测方法有望替代传统的拾波线圈,广泛地应用于^(3)He极化系统的极化率测量或精密测量实验中.

利用核磁共振自由感应衰减曲线测定木材含水率

为定量测定木材含水率,以水分子中的质子为探针,利用核磁共振技术探究木材内部水分的变化情况。通过对胡桃木、红橡木和水曲柳解吸过程中,水分变化的核磁共振自由感应衰减曲线(FID)进行分析,发现木材的含水率与核磁共振的FID信号量高度线性相关,相关系数均超过0.99;因此,可以通过建立含水率与核磁共振FID信号的标准曲线实现木材含水率的核磁共振定量测量。同时,可以根据绝干木材的核磁共振FID信号量比较不同材种基本密度的大小。

微弱核四极矩共振信号参数估计新方法

核四极矩共振(nuclear quadrupole resonance,NQR)是一种固态射频谱分析技术,可用于检测高危险爆炸物。然而,核四极矩共振信号本身非常弱,并且易受线圈热噪声和射频干扰的影响,精确估计NQR信号参数成为难题。提出基于改进的快速最大似然估计的残余信号迭代分解算法估计NQR信号参数,该算法将多维搜索问题转化为多个一维搜索,在降低计算复杂度的同时提高了参数估计精度,有效地解决了干扰信号对NQR信号的遮蔽问题。仿真和实测数据的结果证明了该算法的有效性。

多模块中核四极矩共振信号参数估计新方法

针对核四极矩共振技术探测爆炸物中干扰信号的时变性,基于各信号采样模块包含有固定的核四极矩共振信号与时变干扰信号以及噪声的实际信号模型,提出改进的多模块HTLSstack算法.首先采用HTLS的方法确定出共有极点的个数;其次构造新的筛选准则,确定所有模块的共有极点;最后结合核四极矩共振信号的先验信息,实现核四极矩共振信号参数的有效估计.该方法充分利用了原始数据的信息,在低信噪比下,避免了多模块HTLS方法在第一次奇异值分解时带来的性能损失.仿真数据和实测数据结果证明了该算法的有效性.

基于时域核磁共振技术的木材吸湿过程研究

木材吸湿会对其力学性能和尺寸稳定性产生影响,深入了解木材吸湿过程中水分状态的变化有重要意义.利用时域核磁共振(TD-NMR)技术,以美国黄杨木和红橡木作为研究对象,对木材吸湿过程中水分状态和弛豫特性进行研究.结果显示:吸湿过程的前4h,两种木材试件结合水峰面积迅速增大,自由水峰面积无明显增长,说明在吸湿初期,增加的水分主要以结合水为主;在达到吸湿平衡后,红橡木试件内自由水峰面积约为黄杨木试件内自由水峰面积的2倍,这是由于与黄杨木相比,红橡木管孔孔径较大,因此在吸湿过程中,红橡木的自由水吸湿速度较快,吸湿量大于黄杨木.

高性能核磁共振弛豫分析仪匀场系统的设计与实现

磁场的高均匀性是高性能核磁共振弛豫分析仪实现短弛豫时间样品和微弱信号核磁共振(NMR)检测的基本保障.该文以0.45 T双极型永磁体作为设计核心部件,在大范围磁体空间-25.4mm球空间(DSV)内,基于目标场法设计了X、Y、Z、XY、XZ、YZ、Z^2共7组有源匀场线圈,根据线圈供电要求,设计了可编程恒流电源,搭建了可用于高性能核磁共振弛豫分析仪磁体的有源匀场系统,介绍了系统的基本结构、设计过程及匀场方法,实验测试结果验证了大范围磁体空间内该匀场系统的实用性.

基于模拟正交矢量锁定放大的SNMR信号采集系统

为了对地下水信息进行反演，确定地下水水量、地层结构等信息，根据乘法型正交矢量锁定放大器的基本原理，设计了基于模拟正交矢量锁定放大的SNMR（Surface Nuclear Magnetic Resonance）信号采集系统。系统利用CPLD（Complex Programmable Logic Device）和D／A转换器，使地下水核磁共振信号和参考信号相乘，实现信号正交功能，提取出自由感应衰减（FID：Free Induction Decay）信号，获得地面核磁共振找水探测的各关键参数。模拟正交法软硬件设计简单，进一步改善了信噪比。该地面核磁共振找水仪采集系统在探寻地下水源中已得到验证，采样频率可根据各地Lamor频率的不同在250～1000Hz范围内进行程控调整。

光泵抽运~3He极化程度监控系统的设计与实现

极化3He的一项重要应用是中子的极化.中国绵阳研究堆(CMRR)已建立国内首个自旋交换光学泵浦(SEOP)极化3He中子极化系统.为了监测3He的极化率随时间的相对变化情况,本文首先设计了基于核磁共振(NMR)技术的3He相对极化率测量系统,通过Matlab控制程序实现了对3He相对极化率的定时检测.然后对拾波线圈的构形和信噪比(SNR)进行了优化.结果表明当绕线长度一样时,Brooks构形的线圈有利于提高SNR;当线圈的平均半径为(a0+d)/2√(a0为3He气室的半径,d为拾波线圈与气室之间的距离)时,其SNR最高.最后对该系统的本底噪声进行了测量,发现其主要来源于环境噪声(0.27μV/√Hz)和数据采集(DAQ)卡的噪声(0.40μV√/Hz),系统的总噪声功率谱密度约为√0.16+0.073G2^μv/√Hz(G为放大器的增益倍数).