Радиочастотный спектрометр Советский патент 1980 года по МПК G01R27/28 

(54) РАДИОЧАСТОТНЫЙ СПЕКТРОМЕТР

I2

иль 14, генератор 15 псевдослучайной поледовательности и фазовращатель 16.

Фазовращатель работает следующим обasoAi.

Путем приложения к исследуелому обазцу с помощью радиочастотной катущки адиочастотного поля с компонентой магитиопо поля, перпендикулярной к нанравСНИ10 вектора поляризующего магнитного поля Яо, (источник магнитного поля HQ на чертенке не показан) в исследуемом обазце возбуждается гиромагнитный резонанс.

Радиочастотное поле создается путем модуляции в модуляторе 2. радиочастотного несущего сигнала, который подается из генератора /. При модуляции несущей радиочастоты, образуются боковые полосы.

Л1.0Аулиру Ощая функция F(t) выбрана таким образом, что энергия боковой полосы имеет желаемую в зависимости от образца, который должен быть исследоваи, энергетическую спектральную плотность для одиоврсмеиного возбуждения резонанса множества спектральнщх липий образца.

Типичным .примером одного типа энергетического спектра для энергии резонансного возбуждения является спектральный сигнал, приведенный на фиг. 2, а. В частности в этом сигнале радиочастотный возбуждающий снектр имеет обычно однород:ную спектральную плотность на относительно щирокой полосе порядка 1000 Гц на одной стороне несущей частоты, порядок которой составляет 60-100 МГц за исключение(м относительно узкого участка спектра, на KOTOpoiM возбуждение резонанса нежелательно. Этот узкий участок спектра может содержать особо интенсивную спектральную линию образца, например, такую, как линия растворения, резонанс которой желательно подавить.

Соответственно электронная вычислительная машипа 5 обеспечивается желаемым резонансным возбуждающим спектром в частотной области. Данные о возбуждаюп1:ем спектре могут вводиться в оконечное устройство снектрального входа или редактироваться при помощи считывания из окбнечного устройства цифрового входа (наиример, телетайпа, пишущей машинки), либо данные могут быть вычислены или отредактированы автоматически из данных, уже хранимых в вычислительной машине.

Для когерентного фазового широкополосного возбуждения данные преобразовываются при помощи вычислительной мац1ины во временную область посредством стандартной дискретной программы Фурьепреобразования. Типичная функция выхода модуляции F(t) для получения энергетической плотности спектра (фиг. 2,а) показана па фиг. 2,6 и является по существу импульсом короткой длительности при относитсльно большой длительности временного промежутка.

В предночтительиом режиме импульс модулятора 2 .модулирует несущий сигнал

серией имнульсов со скоростью повторения 1/500 МКС (интервал между импульсами яа 500 мкс) и шириной импульса, приблизительно рав1юй 1/10 ;иитервала между импульсами или порядка 50 мкс. Высота импульса или его щирина модулируется в соответствии с выходом модуляции G (/).

Так как величины G (/) могут иметь как положительный так и отрицательный знаки, на выходе модулятора 2 устанавливается вентильный фазовый инвертор /J для изменения знака (поворот ) энергии модулнрованной несзщей частоты, которая подводится к зонду 3, Б соответствии со знаком компоненты модуляции F(t).

Взаимная связь радиочастотной энергии от генератора / к приемной части спектрометра на частотах, отличных от резонансной, исключается посредством включения вентиля 14 между зондом 3 и усилителем

5 4 радиочастотных сигналов, воспринятых стандартной приемной катушкой зонда 3. Вентпль 14 аинхронизируется при- помощи цифровой вычислительной машины 8 со временем импульсов генератора / для обес0 печения временного разделения (фиг. 2 в, г. Сигнал с выхода усилителя 4 радиочастоты подается на один вход фазового детектора 5 для детектирования фазы в зависимости от опориого фазового сигнала,

5 получаемого через фазовращатель 16 от генератора /. Сигналом на выходе фазового детектора 5 является сложный резонансный сигнал звуковой частоты, состоящий из сигналов, одновремеино возбужденных

0 резонансных спектральных лииий, выходящих из анализируемого образца . Составной резонансный сигнал звуковой частоты усиливается в усилителе 6 звуковой часто -ы и оттуда подается к аналого-цифровому

5 преобразователю 7, который производит отбор еоставного резонансного сигнала один раз за каждый импульс передатчика, в конце периода, в течение которого приемник 17 открыт фиг. 2,(Э.

50 Отбор составного резонансного сигнала осуществляется в конце периода работы приемника 17 для того, чтобы подавить нежелательные переходные процессы, связанные с приемником.

55 Цифровые мгновенные значения сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 7 хранятся в последовательных каналах многоканального блока 9 памяти электронно-вычислительной машины 8 для 60 усреднения по временя составиого резонансного сигнала. Последовательность отобранных .мгновенных значений сигнала синхронизируется с моментами считывания с выхода модуляции электронно-вычислитель6- пой машины 8, используемой для генерации широкополосногорадиочастотного возбуждения /(со). Последовательность отобранных мгновенных значенир сигнала новторяется при каждом повторении последовательности выхода модуляции F(t). Усредненные по времени резонансные данные затем считываются из блока 9 памяти и преобразовываются при помощи электронно-вычислительной машины 8, как это запрограммировано стандартной программой Фурье-преобразования блока 10 для преобразования данных временной об.,ласти f(t) в частотную область /;«) для получения резонансного спектра исследуемого образца. Усредненный по времени резонансный спектр образца затем подводится к блоку /8 воспроизведенпя для показа оператору и/или для записи. Для повышения точности фазы желаемого радиочастотного возбуждения перемешиваются в соответств1ии с псевдослучайной последовательностью, которая вводится с помош,ыо генератора 15 псевдослучайной последовательности через ключ 19. Формула изобретения Радиочастотный спектрометр, содерн ащнй генератор, соединенный через модулятор с зондом для размещения исследуемого образца, к которому последовательно ггодключены усилитель радиочастоты, фазовый детектор, усилитель звуковой частоты и аиалого-цпфровсй преобразователь, выход которого соединен с входом электронно-вычислительной машины, содержащей блок памяти на входе и блок преобразования Фурье из временной области в частотную, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, введен блок угфавления, к входам которого соответственно подключены блок памяти, блок преобразования Фурье из временной области в частотную и введенный блок преобразования Фурье из частотной области во временную, а выход подключен к управляющему входу модулятора. Истопник информации, принятый во внимание при экспертизе: 1. Патент США jYg 3475680, кл. G 01 R 27/28, онублик. 1969 (прототип).

4 ttr