地解放了实验人员，在实验耗时较长时避免了实验人员的疲劳操作或者误操作导致的实验结果不准确。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例和结构组成示意图。
[0016]图2为本发明实施例粗调无磁升降台示意图。
[0017]图3为本发明实施例细调无磁升降台及带有传感器的探头线圈示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下将结合附图对本发明做详细介绍。
[0019]如图1?3所示，本发明实施例设有集成先进闭环控制算法的上位机1、PMAC控制器2、伺服电机驱动器3、音圈电机驱动器4、伺服电机5、粗调无磁升降台6、音圈电机7、细调无磁升降台8、带有湿度传感器和温度传感器的核磁共振边缘磁场成像高分辨率探头9、磁体10、粗调无磁升降台光栅尺11、探头线圈与样品相对移动/静止转换销12、样品腔13、细调无磁升降台光栅尺14。
[0020]所述核磁共振边缘磁场成像探头9带有湿度传感器和温度传感器，所述上位机I集成先进闭环控制算法；所述伺服电机5与粗调无磁升降台6相连接，伺服电机5带动粗调无磁升降台6进行较低精度移动，并通过粗调无磁升降台光栅尺11反馈位置信息，音圈电机7固定在粗调无磁升降台6上，音圈电机7与细调无磁升降台8相连接，音圈电机7带动细调无磁升降台8进行高精度移动，并通过细调无磁升降台光栅尺14反馈位置信息，核磁共振边缘磁场成像探头9通过导轨由探头线圈与样品相对移动/静止转换销12控制，选择性地与粗调无磁升降台6或细调无磁升降台8固定，所述样品腔13设于磁体10中并与细调无磁升降台8相连，样品腔13由细调无磁升降台8直接带动并放置于核磁共振边缘磁场成像探头9内部。
[0021]所述上位机I用线缆与PMAC控制器2相连接进行通信，PMAC控制器2用线缆分别与伺服电机驱动器3和所述音圈电机驱动器4相连进行通信，所述伺服电机驱动器3用线缆接入伺服电机5，所述音圈电机驱动器4用线缆接入所述音圈电机7，音圈电机驱动器4与伺服电机5和音圈电机7分别配套组成闭环反馈系统，粗调无磁升降台光栅尺11、细调无磁升降台光栅尺14通过线缆分别与伺服电机驱动器3和音圈电机驱动器4连接用于反馈位置信息；所述核磁共振边缘磁场成像探头9中的湿度传感器和温度传感器通过线缆与上位机I连接并实时反馈样品腔13内的温度和湿度信息。
[0022]所述伺服电机5和音圈电机7的外壳均可采用无磁材料制成。
[0023]当进行样品与探头线圈相对静止/移动的高精度实验时，实验人员首先应对探头线圈与样品相对移动/静止转换销12进行设定，若需要做的是探头线圈与样品相对移动的实验，则需将探头线圈与样品相对移动/静止转换销12联同粗调无磁升降台6锁定；若需要做的是探头线圈与样品相对静止的实验，则需将探头线圈与样品相对移动/静止转换销12联同细调无磁升降台8锁定。确认实验方式为探头线圈与样品相对静止/移动后，在设有集成先进闭环控制算法的上位机I输入相关初始值以后，信号便通过设有集成先进闭环控制算法的上位机I传送到PMAC控制器2，PMAC控制器2又控制伺服电机驱动器3使伺服电机5工作，此时粗调无磁升降台6运动，开始自动寻找成像平面的过程，期间粗调无磁升降台光栅尺11实时反馈信号给PMAC控制器2，以判断是否需要进行进给补偿，实验人员在设有集成先进闭环控制算法的上位机I上观察成像效果，直至粗调无磁升降台6找到符合要求的成像平面为止。成像平面确定后，实验人员在设有集成先进闭环控制算法的上位机I上输入样品尺寸并且定义好进动原点后，此时粗调无磁升降台6静止，设有集成先进闭环控制算法的上位机I将相关信息传输到PMAC控制器2，驱动音圈电机控制器4带动细调无磁升降台8自动缓慢上升，由于样品腔13与细调无磁升降台8直接相连，此时样品腔13也被带动上升，若进行的是样品和探头相对移动的成像实验，则此时带有湿度传感器和温度传感器的核磁共振边缘磁场成像高分辨率探头9无法移动；若进行的是样品和探头相对静止的成像实验，则此时带有湿度传感器和温度传感器的核磁共振边缘磁场成像高分辨率探头9也随细调无磁升降台8 一起上升。在上升过程中，带有湿度传感器和温度传感器的核磁共振边缘磁场成像高分辨率探头9除了不断地采集样品的成像信息以外，还不断地向PMAC运动控制器回传温度和湿度传感器的模拟量反馈数据。此时若进行的是探头与样品相对静止的实验，则实验人员可以根据设有集成先进闭环控制算法的上位机I上的图像分辨率并结合处于磁体10中样品腔13的温度和湿度判断是否需要对带有湿度传感器和温度传感器的核磁共振边缘磁场成像高分辨率探头9重新进行调谐以改善图像质量；若初始设定的是探头与样品相对移动的实验，则实验人员通常情况下可以不用中途再对带有湿度传感器和温度传感器的核磁共振边缘磁场成像高分辨率探头9进行相关调谐工作，细调无磁升降台8将配合带有湿度传感器和温度传感器的核磁共振边缘磁场成像高分辨率探头9自动完成图像数据的采集工作并回到原点等待命令。
[0024]综上所述，粗调、细调两级两级升降高精密机械结构配合先进闭环控制算法使精度为I ym的高分辨率高精度边缘磁场成像成为了可能；实验过程的自动化以及闭环控制提高了效率和实验准确率，使实验人员不需要长时间进行实验操作，避免了疲劳操作和误操作等人为因素对实验结果的影响；而首次实现的在一种实验装置上进行两种核磁共振边缘磁场成像实验则将最大限度规避变换实验方法时的实验设备改造对强磁实验环境的影响。
【主权项】
1.核磁共振边缘磁场成像实验装置，其特征在于设有伺服电机、音圈电机、粗调无磁升降台、细调无磁升降台、核磁共振边缘磁场成像探头、样品腔、探头线圈与样品相对移动/静止转换销、粗调无磁升降台光栅尺、细调无磁升降台光栅尺和控制系统；控制系统设有上位机、PMAC控制器、伺服电机驱动器和音圈电机控制器； 所述核磁共振边缘磁场成像探头带有湿度传感器和温度传感器，所述上位机集成先进闭环控制算法； 所述伺服电机与粗调无磁升降台相连接，伺服电机带动粗调无磁升降台进行较低精度移动，并通过粗调无磁升降台光栅尺反馈位置信息，音圈电机固定在粗调无磁升降台上，音圈电机与细调无磁升降台相连接，音圈电机带动细调无磁升降台进行高精度移动，并通过细调无磁升降台光栅尺反馈位置信息，核磁共振边缘磁场成像探头通过导轨由探头线圈与样品相对移动/静止转换销控制，选择性地与粗调无磁升降台或细调无磁升降台固定，所述样品腔设于磁体中并与细调无磁升降台相连，样品腔由细调无磁升降台直接带动并放置于核磁共振边缘磁场成像探头内部； 所述上位机用线缆与PMAC控制器相连接进行通信，PMAC控制器用线缆分别与伺服电机驱动器和所述音圈电机驱动器相连进行通信，所述伺服电机驱动器用线缆接入伺服电机，所述音圈电机驱动器用线缆接入所述音圈电机，音圈电机驱动器与伺服电机和音圈电机分别配套组成闭环反馈系统，粗调无磁升降台光栅尺、细调无磁升降台光栅尺通过线缆分别与伺服电机驱动器和音圈电机驱动器连接用于反馈位置信息；所述核磁共振边缘磁场成像探头中的湿度传感器和温度传感器通过线缆与上位机连接并实时反馈样品腔内的温度和湿度信息。2.如权利要求1所述核磁共振边缘磁场成像实验装置，其特征在于所述伺服电机和音圈电机的外壳均采用无磁材料制成。
【专利摘要】核磁共振边缘磁场成像实验装置，涉及核磁共振成像。设有伺服电机、音圈电机、粗调无磁升降台、细调无磁升降台、核磁共振边缘磁场成像探头、样品腔、探头线圈与样品相对移动/静止转换销、粗调细调无磁升降台光栅尺和控制系统；控制系统设有上位机、PMAC控制器、伺服电机驱动器和音圈电机控制器。将粗调和细调两级升降高精密机械结构与先进闭环控制算法相结合，实现最高精度为1μm的样品高精度移动，完成高精度高分辨率核磁共振边缘磁场成像。实现在一种实验装置上不用任何二次改造，就能完成探头线圈与样品相对移动成像和探头线圈与样品相对静止成像两种实验方法，最大限度保证强磁环境不受影响；闭环控制使得样品位移更精确，结果更准确。
【IPC分类】A61B5/055, G01R33/48
【公开号】CN104991208
【申请号】CN201510393522
【发明人】冯吴俊, 薛文东, 洪永强, 施建龙
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月7日