Импульсный протонно-резонансный влагомер Советский патент 1981 года по МПК G01N24/08 

1

Изобретение относится к области измерительной техники, а .именно к устройствам измерения влажности твердых материалов методом спинового эха ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

По основному авт.св. 661323 известный импульсный протонно-резонансный влагомер, содержащий программатор, генератор радиочастотных импульсов, колебательный контур с исследуемым образцом, размещенный в зазоре постоянного магнита, приемник сигналов спиновых эхо, регистратор, пороговое устройство с заданным уровнем порогового напряжения, блок управления и 15 логическую схему, причем выход приемника сигналов спинового эха соединен через пороговое устройство со входом блока управления и через логическую схему - со входом регистрато- 20 ра, выход программатора соединен со счетным входом блока управления, у которого один выход подключен ко входу программатора, а три других - к управляющим входам логической схе- 25

№1 1 .

с помощью данного устройства влажность твёрдых материалов определяют по величине.начешьной амплитуды А, пропорциональной количеству протонов. ЗО

воды, по двум измеренным амплитудам сигналов спинового эха ЯМР. При этом, для устранения погрешности от протонов твердого водородсодержащего вещества на результаты измерения предварительно устанавливают уровень по,рогового напряжения Up таким,чтобы измерение амплитуды сигналов спиновых эхо , и принадлежали только составляющей от протонов воды.

Однако при отсутствии априорных данных о параметрах спин-с-пиновой релаксации составляющей,обусловленной протонами твердого водородсодержащего вещества, предварительная установка уровня порогового напряжения и затруднена. Это приводит к значительному снижению точности н достоверности полученных результатов измерения влажности различных материалов. Причиной этому .является наличие в измеренных амплитудах А..., и Aj разных по величине вкладов, обусловленных как разбросом концентраций протонов и характеризующих их времен спин-спиновой релаксации твердого водосодержащего вещества при переходе от одного материала к другому, так и различием форм и связи влаги с твердым материалом от образца к образцу в широком диапазоне влажности. изобретения является повышение точности и достоверности результатов измерения влажности различных твердых водородсодержащих материалов. Поставленная цель достигается тем что в импульсный протонно-резонансный влагомер дополнительно включены запоминающее устройство,, переключатель каналов и усилитель с управляемым коэффициентом усиления, причем выход приемника сигналов спиновых эхо дополнительно подключен к сигнальному входу запоминающего устройства, три входа которого соединены с с.оответствующимитремя, сигнальными входами переключателя каналов, при этом один, выход переключателя канало подключен к первому входу порогового устройства, а другой выход - ко второму входу последнего через усилитель, управляющий вход которого соединен с пятым выходом блока управления, у которого шестой и седьмой выходы подключены к управляющим входам запоминающего устройства и переключателя каналов. На чертеже изображена блок-схема импульсного протонно-резонансного влагомера. Влагомер содержит программатор 1, генератор 2 радиочастотных импульсов колебательный контур 3 с исследуемым образцом, находящийся в рабочем зазо ре постоянного магнита 4, приемник 5 сигналов спиновых эхо, пороговое устройство 6, блок управления 7, запоминающее устройство 8, перключатель каналов 9, усилитель 10 с управ ляемым коэффициентом усиления, логическую схему 11 и регистратор 12. В первые периоды появления последовательности сигналов aJta ЯМР осуществляется поиск условия одноком понентной ядерной спин-спиновой релаксации. Из поступающей на вход запоминающего устройства 8 последовательности сигналов спинового эхо ЯМР выделяются с помощью импульсов ворот бло ка управления 7 первые три амплитуды сигналов А ,АО и А5. Последние удер живаются на элементах памяти запоми нающего устройства 8 в виде уровней напряжений U, Uo,, которые появляются на соответствующих входах пеЕ еключателя каналов 9. Состояние последнего устанавливается импульса ми блока управления 7. Сначала в момент появления четвертого П - импульса последовательности, на выход ( переключателя каналов 9 появится уровень напряжения 0, а на выходе а - Uijii Одновременно с переключение каналов на управляющем входе усилителя 10 появляется напряжение развертки, изменяющее коэффициент К ус ления усилителя 10 По линейному закону, начиная с . Следовательно ко второму входу порогового устройства б будет приложено напряжение ), котрр.ое будет увеличиваться до тех пор, пока не будет выполнено условие и. В момент равенства на выходе порогового устройства б появится импульс, котЬрый поступит на вход блока управления 7. С помощью- импульсов последнего, появившихся одновременно на управляющих входах переключателя каналов 9 и усилителя 10,обеспечивается соответственно переключение каналов и установка постоянного коэффициента усиления К. При втором положении переключателя каналов 9 на его выходе сЯ- появится уровень напряжения и, а на выходе а- U. Теперь ко второму входу порогового устройства б будет приложен уровень . Если при этом выполняется равенство Ua. -gi-Uj, то поиск условия однокомпонентной релаксации (т.е. поиск экспоненциального спада) прекращается. Еслипри первом цикле поиска требуемое условие не выполняется, то при наступлении второго периода последовательности сигналов спиновых эхо с выхода блока управления 7 поступают с/1винутые импульсы ворот на управляющий вход запоминающего устройства 8, с помощью которых выделяются вторые три амплитуды сигналов, а именно - А, Aj и Ад, Режим поиска условия однокомпонентной релаксации будет продолжаться до выполнения условия . KoU44i f где KQ- оптимальный коэффициент усилителя 10, при котором наступило искомое равенство; i 1,2,3... - порядковый номер цикла поиска. С момента прекращения поиска с выхода блока управления 7 (при наступлении Следующего периода) поступают два импульса ворот на вход логической схемы 11. Включение во влагомер нововведенных узлов и связей между ними гарантирует надежность и обеспечивает достоверность полученных результатов измерения влажности твердых материалов. Начальная амплитуда А , вычисленная с помощью логической схемы 11, при найденном условии однокомпонентной спин-спиновой релаксации будет определена достаточно точно, так как.она будет принадлежать той компоненте сигнала, которая обязана протонам воды влажного материала. Предложенный импульсный протонно-реэонансный влагомер обеспечивает экономию времени и средств, так как в данном случае не.требуется какая-либо информация об исследуемом веществе. Формула изобретения Импульсный протонно-резонансный влагомер по авт.св. № 661323,о т л ичающийся тем,что,с целью повыиюния точности и достоверности результатов измерения,в него дополнительно включены запоминающее устройство, переключатель каналов и усилитель с управляемым коэффициентом усиления, причем выход приемника сигналов спиновых эхо дополнительно подключен к сигнальному входу запоминающего устройства, три выхода которого соединены с соответствующими тремя сигнальными входами переключателя какалов, при этом один выход переключателя каналов подключен к первому входу порогового устройства, а другой выход ко второму входу последнего через, усилитель, управляющий вход которого соединен с пятым выходом блока управления, у которого шестой и седьмой выходы подключены к управляющим входам запоминающего устройства и переключателя каналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

o № 661323, кл. G 01 N 27/78, 1976 (прототип)