专利名称：核磁共振油料测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动控制的便携式核磁共振油料测试装置，尤其适用于航空燃油含氢量和油料种含油量测定。
目前我国的燃油含氢量和油料种子含油量测定多采用油重法和燃烧法，一种是油重法也就是经典的索氏抽提法，其方法是通过对被测样品取样，烘干，研磨，滤纸打包称重，然后把打包的样品置入盛有乙醚或石油醚的索氏抽提器中，抽提器一端放在电热水器上加温到100℃，另一端出口处有一干净的盛油器，随着电热水器的温度的升高和时间的推移，样品中的油份被一滴一滴的抽提到出口处的器皿中，一般7-8个小时可把样品中的油份抽干，然后称出油的重量，与原样重之比，就可算出被测样品的含油量；另一种是燃烧法，燃烧法是把一定重量的被测样品放在加热器上加温燃烧，烧剩的残渣再称重，残渣与原样重量之差就是燃油的含氢量，以上二种方法主要是通过手工操作完成样品的检测，因此测量误差较大(测量精度为2％)，测试时间长(一个样品需8小时以上)，而且要用化学试剂溶解样品，被测样品不能重复使用，化学试剂对人身和环境都会带来损害。
国外用核磁共振油料分析仪测定航空燃油含氢量和油料种子的含油量在七十年代开始应用，如英国牛津公司的OXFORD4000和瑞士BRUKER公司的PC120产品。英国牛津公司的OXFORD4000核磁共振分析仪它由发射机、接收机、扫场线圈、磁场、探头线圈等构成，发射机产生一连续波电信号送到探头线圈上，被测样品在磁场和探头线圈上的射频场的作用下，当射频场频率与被测样品原子核的进动频率相同时，就会产生共振现象，共振信号的幅度是正比于样品中参加共振的原子核数目。这一共振信号经接收机放大检波后，送到数据处理进行A/D变换和数据处理，最后显示出样品中的含氢量或含油量。扫场宽度控制器产生一低频三角波信号加在扫场线圈上，以满足对磁场扫场的慢通过条件，保证样品中所有核都能参与共振。仪器的发射功率，接收增益和扫场宽度都是通过手动予置完成的。数据处理系统由Z80单板机担任。一个样品的分析过程只要几分种就可完成，该仪器结构简单，使用方便，但缺点是仪器稳定性较差，在工作过程中要求半小时进行一次核准；另一种是瑞士BRUKER公司的PC120是脉冲工作方式核磁共振分析仪，该仪器由射频振荡器，射频门、探头线圈、接收门、接收机等构成，射频振荡器所产生的连续波信号被射频门所调制变成射频脉冲加到探头线圈上，当射频频率满足共振条件时，脉冲过后就会出现一个“自由感应衰减”信号，该信号通过接收门到接收机进行放大检波，由数据处理进行处理，计算出测试结果，该仪器可获得样品中的多项参数，但问题是系统结构复杂，使用环境要求及仪器成本比连续波谱仪高得多。
本实用新型的目的是提供了一种核磁共振油料测试装置，通过计算机控制，使发射信号频率，发射信号功率接收机增益及扫场宽度，测样速度快，精度高，数据准确可靠。
为实现上述任务，本实用新型采有以下技术方案核磁共振油料测试装置由扫场信号发生器，扫场线圈、扫场宽度控制器、A/D转换器、反相器、接收增益控制器、发射信号控制器、发射载波信号、共振信号等构成，其特征是PC计算机与发射信号控制器、接收增益控制器相连，A/D转换器与PC计算机、扫场信号发生器相连，反相器连接在PC计算机与接收增益控制器连线中，并与扫场宽度控制器相连。
图1为核磁共振油料测试装置结构示意图。
图2为核磁共振油料测试装置控制系统结构示意图。
根据图1可知，PC计算机1与发射机信号控制器2、接收机增益控制器3相连，扫场控制器7与PC计算机1、磁体6相连，探头线圈4装在磁体6内，扫场线圈8与磁体6相接，探头线圈4接在发射机增益控制器2、接收机增益控制器3连线上。当被测样品与航空燃油或油料种子放入位于磁体6中心的探头线圈4时，这时被测样品5中的氢核(1H)在静磁场中按一定频率进动，当发射机信号控制器2输出到探头线圈4的信号频率与氢核进动频率相同时，就会发生共振现象。共振信号的强度是与被测样品5中参加共振的质子数成正比的，PC计算机1将接收机增益控制器3放大检波后的共振信号进行数据处理就可显示和打印出样品的含氢量或含油量。对于不同样品所要求的发射信号功率，扫场宽度和接收机增益不同。同时这些参数和发射信号频率在仪器工作过程中也会产生漂移，这将直接影响仪器检测数据的准确性和可行性。对于定量分析仪来讲，关键是测试数据的准确性和可靠性，为了保证仪器正常工作状态，获取最佳测试结果，则采用PC计算机自动控制。
按照图2可知，扫场信号发生器7与扫场线圈8相连，扫场信号发生器、是一个标准三角波发生器，扫场信号发生器1产生一周期为32ms的线性三角波，该三角波直接加到扫场线圈8上(直流阻抗为100欧姆的电感线圈)，产生一值定的扫场电流，扫场线圈8与扫场宽度控制器9相连，当扫场宽度控制器9上的K2开关断开时，扫场电流由R1通地，此时扫场电流为50mA，在K2合上时，R1与R2并连，扫场电流为100mA。扫场宽度控制器9与反相器13相连，开关K2是由反相器13控制的，反相器13的信号由PC计算机1串口提供一逻辑电平。A/D转换器12是一标准的五通道12位A/D转换器12，由PC计算机1控制，A/D转换器12与PC计算机1采用总线连接。扫场信号发生器7与A/D转换器12相连，扫场信号发生器7的三角波加到A/D转换器12的通道一，作为定时信号，控制通道二输入的共振信号11的扫描采样时间。PC计算机1对采样信号进行处理，当共振信号11偏离中心时，PC计算机1的并口输出一电平到发射机信号控制器2的C点，改变共振频率，使共振信号11回到中心点。A/D转换器12的通道三与发射载波信号10相连，检测发射信号的幅度，在发射信号幅度发生变化时，PC计算机1的并口输出一电平到发射机信号控制器2的T2，调整发射信号幅度，使发射信号的幅度回到稳定点。A/D转换器12的通道四、通道五用于电源监测和输出结果的数据转换。PC计算机1与发射机信号控制器2相连，发射机信号控制器2由二极管D1、D2场效应管T1、T2和电阻R3电容C1、C2、C3及电感L组成。场效应管T1与电容C1、电感L、电容C2构成了一个典型的边缘振荡器，二极管D1、D2是两只变容二极管与电容C1并联，与电感L共同构成边缘振荡器的电感电容回路，当C点来自PC计算机1的控制电压变化时，变容二极管D1、D2的电容也随之变化，那么就改变了电感电容回路的参数，从而边缘振荡器的频率就变化，这就是频率控制作用。T2是一只场效应管，电阻R3是跨接在场效应管T2的源极和漏极两端，场效应管T2的栅极与PC计算机1的并口相连，当PC计算机1并口输出的电压变化时，场效应管T2栅极的电压也变化，场效应管T2栅极电压的变化就会改变场效应管T2源极和漏极的跨导也就是改变了场效应管T2的导通阻抗，而该阻抗是与电阻R3并连后接在电感电容回路上作交流反馈，调整电感电容回路的品质因子，电感电容回路的品质因子高，振荡幅度就高，反之幅度就低，所以场效应管T2栅极的电压变化所引起的场效应管T2跨导的变化改变了电感电容回路的品质因子，可以使边缘振荡器的输出信号幅度发生变化，实现输出功率控制。PC计算机器1与接收机增益控制器3相连，接收机增益控制器3由两个带通音频放大器A1、A2和开关K1及一个标准30dB衰准器6RV组成，开关K1接在PC计算机1的串口，音频放大器A1为60dB低通放大器，A2为20dB高通放大器，当开关K1断开时，音频信号经音频放大器A1放大60dB再由RV衰减30dB后送到音频放大器A2放大20dB。开关K1合上后，音频信号将先由音频放大器A1放大60dB，经开关K1到音频放大器A2再放大20dB，满足弱信号放大。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点和效果，当被测样品航空燃油或油料种子放进位于磁体中心的探头后，装置可自动在两分钟之内测出其样品的含氢量或含油量，检测精度优于1％，数据重复优于0.5％，完全满足航空燃油或油料种子含氢量或含油量的检测要求，该装置结构简单，体积小，操作简单，测样速度快，精度高，数据准确可靠，不使用化学试剂不破坏被测样品。
权利要求1.一种核磁共振油料测试装置，它由扫场信号发生器(7)，扫场宽度控制器(9)，A/D转换器(12)构成，其特征是PC计算机(1)与发射机信号控制器(2)、接收机增益控制器(3)相连，A/D转换器(12)与PC计算机(1)、扫场信号发生器(7)相连，反相器(13)连接在PC计算机(1))接收机增益控制器(3)连线中并与扫场宽度控制器(9)相连。
2.根据权利要求1所述的一种核磁共振油料测试装置，其特征是扫场信号发生器(7)与扫场线圈(8)相连，扫场线圈(8)与扫场宽度控制器(9)相连。
3.根据权利要求1所述的一种核磁共振油料测试装置，其特征是接收机增益控制器(3)上的开关K1，接在PC计算机(1)的串口，当开关K1断开时，音频信号经音频放大器A1放大60dB再由RV衰减30dB后送到音频放大器A2放大20dB，开关K1合上后，音频信号将先由音频放大器A1放大60dB，经开关K1到音频放大器A2再放大员dB，则满足弱信号放大。
4.根据权利要求1所述的一种核磁共振油料测试装置，其特征是发生机信号控制器(2)上的T1与C1、L1、C2构成边缘振荡器，D1、D2、是变容二极管与C1并联，与L构成边缘振荡器的电感电容回路。
5.根据权利要求1所述的一种核磁共振油料测试装置，其特征是发生机信号控制器(2)上的R3的跨接在T2的源极和漏极两端，T2的栅极与PC计算机(1)的并口相连。
6.根据权利要求2所述的一种核磁共振油料测试装置，其特征是扫场宽度控制器(9)上的K2断开时，扫场电流为50mA，K2合上时，R1与R2并连，扫场电流为100mA。
专利摘要本实用新型公开一种核磁共振油料测试装置,它由扫场信号发生器、扫场宽度控制、A/D转换器构成,其特征是PC计算机与发射信号控制器,接收增益控制器相连,A/D转换器与PC计算机、扫场信号发生器相连,反相器连接在PC计算机与接收增益控制器连线中并与扫场宽度控制器相连。该实用新型结构简单,操作简便,测样速度快,精度高,数据准确可靠。
文档编号G01N24/00GK2285479SQ9623793
公开日1998年7月1日 申请日期1996年12月31日 优先权日1996年12月31日
发明者曾凡明, 邱衍军, 杜有如, 叶朝辉, 朱晨, 梁家昌, 刘海波 申请人:中国科学院武汉物理与数学研究所