CN106646023A - 一种射频发射线圈谐振点的检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频发射线圈谐振点的检测方法和系统，所述检测系统包括检测控制模块和阻抗匹配模块。本发明通过检测控制模块将频率可调的测试信号通过阻抗匹配模块输出给射频发射线圈；由阻抗匹配模块对内置的匹配电阻与所述射频发射线圈进行阻抗匹配，并将所述射频发射线圈因阻抗不匹配产生的反射信号输出。由此，根据测试信号的频率和反射信号的大小判断当前测试信号的频率是否为射频发射线圈的谐振频率，只需连续调整测试信号的频率即可找到射频发射线圈的谐振点，非常简单快捷，无需使用网络分析仪，降低了谐振点的检测的成本。

Description

一种射频发射线圈谐振点的检测方法和系统

技术领域

本发明涉及核磁共振技术领域，特别涉及一种射频发射线圈谐振点的检测方法和系统。

背景技术

核磁共振的射频发射线圈在与对应磁体频率进行检测时，其谐振点（谐振频率）的调试与检测，一般都是使用网络分析仪查看回波损耗和阻抗，来判断谐振点。但是网络分析仪价格昂贵，携带不方便，长期搬运容易损坏。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种射频发射线圈谐振点的检测方法和系统，旨在降低谐振点的检测的成本。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种射频发射线圈谐振点的检测系统，包括：

检测控制模块，用于将频率可调的测试信号通过阻抗匹配模块输出给射频发射线圈；

阻抗匹配模块，用于对内置的匹配电阻与所述射频发射线圈进行阻抗匹配，并将所述射频发射线圈因阻抗不匹配产生的反射信号输出。

所述的射频发射线圈谐振点的检测系统中，所述检测系统还包括与所述阻抗匹配模块的输出端连接的显示模块，所述显示模块用于显示所述反射信号的波形。

所述的射频发射线圈谐振点的检测系统中，所述检测系统还包括判断模块，用于计算所述反射信号与测试信号的功率比，在所述功率比小于1：10时，判断所述测试信号的频率为射频发射线圈的谐振频率。

所述的射频发射线圈谐振点的检测系统中，所述阻抗匹配模块包括巴伦线圈、匹配电阻和用于将所述反射信号进行放大的信号放大单元；所述巴伦线圈的输入端连接检测控制模块，所述巴伦线圈的输出端连接信号放大单元，所述巴伦线圈的第一平衡端连接射频发射线圈，所述巴伦线圈的第二平衡端连接匹配电阻。

所述的射频发射线圈谐振点的检测系统中，所述巴伦线圈包括第一共模电感和与所述第一共模电感串联的第二共模电感，所述第一共模电感包括第一电感和第二电感，所述第二共模电感包括第三电感和第四电感；所述第一电感的一端为巴伦线圈的输入端，连接检测控制模块；所述第一电感的另一端为巴伦线圈的第一平衡端，连接射频发射线圈和第三电感的一端；所述第二电感的一端接地，所述第二电感的另一端为巴伦线圈的第二平衡端、连接第四电感的一端并通过匹配电阻接地；所述第三电感的另一端为巴伦线圈的输出端，连接第四电感的另一端和信号放大单元。

所述的射频发射线圈谐振点的检测系统中，所述检测系统还包括与所述检测控制模块连接的数字编码开关，所述数字编码开关用于通过检测控制模块来改变所述测试信号的频率。

所述的射频发射线圈谐振点的检测系统中，所述测试信号为正弦波信号。

所述的射频发射线圈谐振点的检测系统中，所述检测控制模块包括：

频率控制单元，用于根据所述数字编码开关输出的信号，控制正弦信号发生器产生的正弦波信号的频率；

正弦信号发生器，用于产生正弦波信号；

七阶带通滤波器，用于为正弦信号发生器输出的正弦波信号进行滤波；

所述频率控制单元的输入端连接数字编码开关，所述频率控制单元的输出端通过正弦信号发生器连接七阶带通滤波器的输入端，所述七阶带通滤波器的输出端连接所述阻抗匹配模块。

一种射频发射线圈谐振点的检测方法，包括如下步骤：

A、将频率可调的测试信号通过阻抗匹配模块输出给射频发射线圈；

B、阻抗匹配模块对内置的匹配电阻与所述射频发射线圈进行阻抗匹配，并将所述射频发射线圈因阻抗不匹配产生的反射信号输出。

相较于现有技术，本发明提供的射频发射线圈谐振点的检测方法和系统中，所述检测系统包括检测控制模块和阻抗匹配模块。本发明通过检测控制模块将频率可调的测试信号通过阻抗匹配模块输出给射频发射线圈；由阻抗匹配模块对内置的匹配电阻与所述射频发射线圈进行阻抗匹配，并将所述射频发射线圈因阻抗不匹配产生的反射信号输出。由此，根据测试信号的频率和反射信号的大小判断当前测试信号的频率是否为射频发射线圈的谐振频率，只需连续调整测试信号的频率即可找到射频发射线圈的谐振点，非常简单快捷，无需使用网络分析仪，降低了谐振点的检测的成本。

附图说明

图1为本发明提供的射频发射线圈谐振点的检测系统的结构框图。

图2为本发明提供的射频发射线圈谐振点的检测系统中，频率控制单元的电路图。

图3为本发明提供的射频发射线圈谐振点的检测系统中，阻抗匹配模块的电路图。

图4为本发明提供的射频发射线圈谐振点的检测系统中，正弦信号发生器和七阶带通滤波器的电路图。

图5为本发明提供的射频发射线圈谐振点的检测方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种射频发射线圈谐振点的检测方法和系统。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的射频发射线圈谐振点的检测系统，包括检测控制模块20和阻抗匹配模块30。所述检测控制模块20通过阻抗匹配模块30连接所述射频发射线圈40。

所述检测控制模块20，用于将频率可调的测试信号通过阻抗匹配模块30输出给射频发射线圈40。本实施例中，所述测试信号为正弦波信号。当然，在其他实施例中，也可以是余弦波信号。

所述阻抗匹配模块30，用于对内置的匹配电阻320与所述射频发射线圈40进行阻抗匹配，并将所述射频发射线圈40因阻抗不匹配产生的反射信号输出。

由于射频发射线圈40在谐振频率下，所有的输入信号，最终都全部经过射频发射线圈发射40出去，其反射信号最小。因此，结合本发明，只需根据测试信号的频率和反射信号的大小即可判断当前测试信号的频率是否为射频发射线圈的谐振频率，换而言之，只需连续调整测试信号的频率即可找到射频发射线圈的谐振点，实现谐振点的检测，过程非常简单快捷，无需使用网络分析仪，降低了谐振点的检测的成本。

在本实施例中，所述检测系统还包括与所述阻抗匹配模块30的输出端连接的显示模块50，所述显示模块50用于显示所述反射信号的波形。即操作人员在显示模块50上看到反射信号的波形，可直观的判断当前测试信号的频率是否为射频发射线圈的谐振点，非常快捷方便。优选的，所述显示模块50为示波器。

在另一实施例中，所述检测系统还包括判断模块（图中未示出），所述判断模块连接所述阻抗匹配模块30的输出端。所述判断模块用于计算所述反射信号与测试信号的功率比，在所述功率比小于1：10时，判断（认为）所述测试信号的频率为射频发射线圈的谐振频率，并将判断结果输出。进一步的，所述判断模块还用于在所述功率比小于1：10时，将所述反射信号最弱时对应的测试信号频率作为射频发射线圈的谐振频率输出。

进一步的，所述检测系统还包括与所述检测控制模块20连接的数字编码开关10，所述数字编码开关10用于通过检测控制模块20来改变所述测试信号的频率。优选的，所述数字编码开关10为旋转编码开关。本发明通过输入正弦波信号，模拟射频发射线圈在工作时候的状态，并通过所述数字编码开关来控制调频，并观测反射信号的变化，当发射信号处于最小时，即检测到射频发射线圈当前的谐振点。本发明具备低成本、体积小、反应迅速等特点；能够直观并动态的观测在某一设定频率下，射频发射线圈不匹配时的反射信号的波形。

所述检测控制模块20包括：电源滤波电路（图中未示出），频率控制单元210，正弦信号发生器220和七阶带通滤波器230。所述频率控制单元210的输入端连接数字编码开关10，所述频率控制单元210的输出端通过正弦信号发生器220连接七阶带通滤波器230的输入端，所述七阶带通滤波器230的输出端连接所述阻抗匹配模块30。

所述电源滤波电路用于对电源进行滤波并为所述检测系统供电。

所述频率控制单元210，用于根据所述数字编码开关10输出的信号，控制正弦信号发生器220产生的正弦波信号的频率。

所述正弦信号发生器220，用于产生正弦波信号。

所述七阶带通滤波器230，用于为正弦信号发生器220输出的正弦波信号进行滤波。

请参阅图2，所述频率控制单元210包括第一电阻组211、第二电阻组212、第一芯片U1、第一开关K1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1和第一晶体振荡器Y1。外部供电端VCC（5V直流电）连接第一芯片U1的VCC端；外部供电端VCC通过第一电阻组211连接第一芯片U1的P1.0端、P1.1端、P1.2端、P1.3端、P1.4端、P1.5端、P1.6端和P1.7端，所述第一电阻组211中的电阻为上拉电阻，用于拉高电平，提高第一芯片U1的驱动能力。同样的，外部供电端VCC通过第二电阻组212连接第一芯片U1的P0.0端、P0.1端、P0.2端、P0.3端、P0.4端、P0.5端、P0.6端和P0.7端，所述第二电阻组212中的电阻为上拉电阻，用于拉高电平，提高第一芯片U1的驱动能力。所述第一芯片U1的P3.5/T1端和P3.6/WR端连接所述数字编码开关10。

所述第一开关K1、第一电容C1和第一电阻R1组成了第一芯片U1的复位电路，用于第一芯片U1的上电自动复位，第一开关K1实现手动复位。具体的，所述第一电容C1的一端连接外部供电端VCC和第一开关K1的一端；所述第一电容C1的另一端连接第一芯片U1的RST端和第一开关K1的另一端，还通过第一电阻R1接地。所述第一开关K1优选为按钮开关。

所述第一晶体振荡器Y1、第二电容C2和第三电容C3组成了第一芯片U1的时钟产生电路，为第一芯片U1提供时钟信号。所述第一芯片U1的XTAL2端连接第一晶体振荡器Y1的一端和第二电容C2的一端；所述第一芯片U1的XTAL1端连接第一晶体振荡器Y1的另一端和第三电容C3的一端；所述第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端均接地。所述第一晶体振荡器Y1为11.0582MHz，第二电容C2和第三电容C3为谐振电容，电容值为33PF。

优选的，所述第一芯片U1为ATM98S51单片机，其内置有0-70MHz信号输出的单片机控制程序，用于控制输出和输入；通过检测数字编码开关在旋动时产生的中断来计数，并最终实现频率的加减。

所述检测控制模块20还包括频率显示单元（图中未示出），所述频率显示单元用于实时显示正弦信号发生器220中的正弦波信号的频率。便于操作人员及时获取正弦波信号的频率。优选的，所述频率显示单元包括液晶显示屏和用于控制液晶显示屏亮度的可变电阻。

请参阅图3，所述阻抗匹配模块30包括巴伦线圈310、匹配电阻320和用于将所述反射信号进行放大的信号放大单元330；所述巴伦线圈310的输入端连接检测控制模块20，所述巴伦线圈310的输出端连接信号放大单元330，所述巴伦线圈310的第一平衡端a连接射频发射线圈40，所述巴伦线圈310的第二平衡端b连接匹配电阻320。

所述巴伦线圈310包括第一共模电感和与所述第一共模电感串联的第二共模电感，所述第一共模电感包括第一电感L1和第二电感L2，所述第二共模电感包括第三电感L3和第四电感L4；所述第一电感L1的一端为巴伦线圈的输入端，连接检测控制模块20；所述第一电感L1的另一端为巴伦线圈的第一平衡端a，连接射频发射线圈40和第三电感L3的一端；所述第二电感L2的一端接地，所述第二电感L2的另一端为巴伦线圈的第二平衡端b、连接第四电感L4的一端并通过匹配电阻320接地；所述第三电感L3的另一端为巴伦线圈310的输出端，连接第四电感L4的另一端和信号放大单元330。所述巴伦线圈，用于信号的传输平衡检测，所述匹配电阻320，用于与发射线圈作阻抗平衡匹配的作用，其阻值优选为50欧姆。

所述信号放大单元330包括第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第一三极管Q1；所述第四电容C4的一端为所述信号放大单元330的输入端，连接巴伦线圈310的输出端；所述第四电容C4的另一端连接第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端和第一三极管Q1的基极，所述第三电阻R3的另一端接地；所述第二电阻R2的另一端连接电源端VDD和第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端连接第一三极管Q1的集电极和第五电容C5的一端，所述第五电容C5的另一端为信号放大单元330的输出端、连接示波器。所述第一三级管Q1的发射极通过第五电阻R5、第六电容C6、第七电容C7接地。所述电源端VDD为12V。第一三极管Q1与电阻R2、R3、R4、R5及电容C6、C7组成放大电路；第四电容C4和第五电容C5为信号的耦合电容。

请参阅图4，所述正弦信号发生器220包括第二芯片U2、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、可调电阻R和第二晶体振荡器Y2。

VCC端提供5V直流电为第二芯片U2供电。所述第二芯片U2优选为AD9851芯片。所述第二晶体振荡器Y2为30MHz的有源晶振，内部六倍频后，最高输出频率可达180MHZ，最大不失真信号为70MHZ。电阻R6、R7、R8、R9为第二芯片U2的外围匹配电阻；电阻R10、R11为时钟信号的传输线路匹配电阻，电阻R12为晶振Y2的电源限流电阻。电阻R13、R14为第二芯片U2复位接口的下拉电阻；可调电阻R12的作用为调整正弦波的占空比。

所述七阶带通滤波器230包括第十五电阻R15、第十六电阻R16、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第五电感L5、第六电感L6和第七电感L7。电阻R15、R16为七阶带通滤波器的匹配电阻；电感L5、L6、L7与电容C8、C9、C10、C11组成π型七阶带通滤波网络，为第二芯片U2输出的0-70MHz正弦波信号进行滤波。

综上所述，本发明由ATM98S51单片机控制AD9851芯片及外围电路，产生正玄波信号，再通过带50欧姆匹配电阻的巴伦线圈进行阻抗匹配，利用负载在制定频率下的阻抗不匹配而产生信号反射的原理，将反射信号进行放大后输出到示波器进行显示。从而实现射频发射线圈谐振点的检测，同时可以实时的观测谐振点的偏移情况，可简单快捷的找到射频发射线圈的谐振点，无需使用网络分析仪，降低了谐振点的检测的成本。

基于上述实施例提供的射频发射线圈谐振点的检测系统，本发明还提供一种射频发射线圈谐振点的检测方法，请参阅图5，所述方法包括如下步骤：

S10、检测控制模块将频率可调的测试信号通过阻抗匹配模块输出给射频发射线圈。所述测试信号为正弦波信号。所述步骤S10具体包括：

正弦信号发生器产生正弦波信号；

数字编码开关通过检测控制模块来改变所述正弦波信号的频率；

频率控制单元根据所述数字编码开关输出的信号，控制正弦信号发生器产生的正弦波信号的频率；

七阶带通滤波器，用于为正弦信号发生器输出的正弦波信号进行滤波。

S20、阻抗匹配模块对内置的匹配电阻与所述射频发射线圈进行阻抗匹配，并将所述射频发射线圈因阻抗不匹配产生的反射信号输出，具体输出给显示模块和/或判断模块。所述显示模块显示所述反射信号的波形。所述判断模块计算所述反射信号与测试信号的功率比，在所述功率比小于1：10时，判断所述测试信号的频率为射频发射线圈的谐振频率。

由于所述射频发射线圈谐振点的检测方法的特点和原理在上述系统实施例中已详细阐述，在此不再赘述。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，如以振荡电路（振荡电流）的灭弧原理为核心，对电路、外观的改进，以增强灭弧能力等，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种射频发射线圈谐振点的检测系统，其特征在于，包括：

检测控制模块，用于将频率可调的测试信号通过阻抗匹配模块输出给射频发射线圈；

阻抗匹配模块，用于对内置的匹配电阻与所述射频发射线圈进行阻抗匹配，并将所述射频发射线圈因阻抗不匹配产生的反射信号输出。

2.根据权利要求1所述的射频发射线圈谐振点的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括与所述阻抗匹配模块的输出端连接的显示模块，所述显示模块用于显示所述反射信号的波形。

3.根据权利要求1所述的射频发射线圈谐振点的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括判断模块，用于计算所述反射信号与测试信号的功率比，在所述功率比小于1：10时，判断所述测试信号的频率为射频发射线圈的谐振频率。

4.根据权利要求1、2或3所述的射频发射线圈谐振点的检测系统，其特征在于，所述阻抗匹配模块包括巴伦线圈、匹配电阻和用于将所述反射信号进行放大的信号放大单元；所述巴伦线圈的输入端连接检测控制模块，所述巴伦线圈的输出端连接信号放大单元，所述巴伦线圈的第一平衡端连接射频发射线圈，所述巴伦线圈的第二平衡端连接匹配电阻。

5.根据权利要求4所述的射频发射线圈谐振点的检测系统，其特征在于，所述巴伦线圈包括第一共模电感和与所述第一共模电感串联的第二共模电感，所述第一共模电感包括第一电感和第二电感，所述第二共模电感包括第三电感和第四电感；所述第一电感的一端为巴伦线圈的输入端，连接检测控制模块；所述第一电感的另一端为巴伦线圈的第一平衡端，连接射频发射线圈和第三电感的一端；所述第二电感的一端接地，所述第二电感的另一端为巴伦线圈的第二平衡端、连接第四电感的一端并通过匹配电阻接地；所述第三电感的另一端为巴伦线圈的输出端，连接第四电感的另一端和信号放大单元。

6.根据权利要求1、2或3所述的射频发射线圈谐振点的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括与所述检测控制模块连接的数字编码开关，所述数字编码开关用于通过检测控制模块来改变所述测试信号的频率。

7.根据权利要求1、2或3所述的射频发射线圈谐振点的检测系统，其特征在于，所述测试信号为正弦波信号。

8.根据权利要求7所述的射频发射线圈谐振点的检测系统，其特征在于，所述检测控制模块包括：

频率控制单元，用于根据所述数字编码开关输出的信号，控制正弦信号发生器产生的正弦波信号的频率；

正弦信号发生器，用于产生正弦波信号；

七阶带通滤波器，用于为正弦信号发生器输出的正弦波信号进行滤波；

所述频率控制单元的输入端连接数字编码开关，所述频率控制单元的输出端通过正弦信号发生器连接七阶带通滤波器的输入端，所述七阶带通滤波器的输出端连接所述阻抗匹配模块。

9.一种射频发射线圈谐振点的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、将频率可调的测试信号通过阻抗匹配模块输出给射频发射线圈；

B、阻抗匹配模块对内置的匹配电阻与所述射频发射线圈进行阻抗匹配，并将所述射频发射线圈因阻抗不匹配产生的反射信号输出。