CN1307676A - 重量检查装置及方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种重量检查系统,该系统可以检查在生产线上的样品(1)的重量。所述的重量检查系统包括一磁铁(13),用于在询问区域上产生一恒定磁场,从而在位于询问区域中的所述样品(1)着产生一净磁化强度,以及一个RF线圈,用于在询问区域上施加一交变磁场,从而根据NMR的原理,对询问区域中的样品(1)进行激励。所述的重量检查系统包括一个当样品经过所述的生产线的传送带(9)上的询问区域时,在受激后样品的净磁化强度恢复到其初始状态时,感测样品释放的能量的装置。将从样品(1)感测到的信号与从至少一个质量已知的类似样品得到的定标数据进行比较,所述的定标数据将类似样品的质量与传感器输出的相应的信号相联系,从而提供所述样品质量的指示。

Description

重量检查装置及方法
本申请涉及一种对经过生产线的容器内所装材料进行重量检查的装置和方法。本发明特别涉及将磁共振技术用于这种质量检查。
在当代工业环境中，需要提高效率、质量和产量。结果，用于流水线的自动控制和质量保证系统越发重要。通常用于产品装填线的一种监控设备就是一个重量检查设备，用它来确保将所需量的产品装入每个容器。
作为一个实例，制药工业运用重量检查在装填过程中监控和调整密封玻璃瓶中的药物量。药物量可以小至克的一小部分，并且需要以每秒几次称量的速率，在好几克重的瓶中以百分之几或更优的准确度进行测量。目前，为了获得所需的准确度，需要将小瓶移出生产线并且在精密的天平上对其进行称量。为了考虑容器自身的重量，就需要在装填前后都进行上述的测量。不可避免地，这是浪费时间的，并且为了保持产量，不可能进行100％的检查。结果，产品中只有一小部分通过检测。因而，假如出现了错误而包装瓶中没有装入正确剂量的药，于是，在所述问题被注意到之前，浪费了一大批产品。此外，由于必须在装填前后都对小瓶进行称量，因此，在装填和密封之问，称量必须在无菌环境中进行。
本发明旨在提供另外一种用于在生产线上对产品进行重量检查的技术。
根据一个方面，本发明提供一种用于确定样品质量的装置，包括：通过样品在第一方向上施加一恒定磁场的装置；用于在通过样品的第二不同方向上施加一交变激励磁场的装置；用于感测由样品响应激励磁场而释放出的能量并据此输出一信号的装置；用于将所述感测装置输出的信号与存储的定标数据进行比较，从而提供对样品质量的指示。这个装置具有可用于在产品装填线上在线检查的优点。还具有一个优点，就是，如果容器是由对MR没有反应的材料制成的，它可以单独对容器内的物品进行非接触地测量。因而，其对于测量微小质量的样品，比如质量在0.1克到10克之间装在20克或更重的玻璃容器中的样品，的质量是非常有用的。它还非常快捷和准确，并且便于与生产线安装在一起，而且它给出的是样品的质量而不是其重量。
上述装置可以用于多种应用中，诸如用于制药、化妆品、香水、工业化学、生物样品以及食品。对于需要进行100％的采样以减少损耗的贵重产品特别有用。它可以用于确定样品的质量，所述的样品可以是固态、粉末状、液态和气态亦或是任何这些状态的组合。
本发明还提供一种生产容纳预定量样品的密封容器的方法，该方法包括以下步骤：向容器内装填预定量的样品；将每个装满的容器传送到称重台；对所述容器内的样品进行称重；将样品密封在容器内；将任何所装样品数量不符合预定偏差要求的容器剔除掉；其特征在于，称重步骤包括这样的步骤，即通过一个询问区域在第一方向产生一个恒定磁场，用于在位于询问区域中的样品中产生净磁化强度；通过该询问区域在第二方向上产生一个脉冲交变磁场，用于对位于询问区域中的样品的净磁化强度进行暂时改变；当样品的净磁化强度返回到其初始状态时，感测该样品释放的能量并据此输出一个信号；将感测步骤输出的信号与定标信号进行比较，该定标信号是使已知质量的至少一种类似样品的质量与相应的感测步骤的输出信号相联系的，以便提供每个容器内的样品的质量所述指示。
以下将结合附图对本发明的示范实施例进行描述，其中：
图1是一个生产线的简图，该生产线具有一个磁共振重量检查台，用于检查每个经过称重台的经过装填的包装瓶是否具有所需的产品量；
图2是一个激励和处理电子设备的方框图，它组成图1所示的重量检查台的一部分，并且对其进行控制；
图3是一个曲线图，它描绘了样品的净磁化强度是如何随时间变化的，它是受图1的重量检查台的恒定磁场影响的；
图4是一个激励电流的脉冲曲线图，将所述的激励电流施加到图1所述的重量检查台的激励线圈中；
图5是一个曲线图，它表示了当图4所示的激励电流脉冲结束后，样品产生的信号衰减的方式；
图6是一个曲线图，它描绘了同样样品的样品测量之间所需的时间；
图7a概略描绘了根据本发明一个重量检查台的构成，其中，在询问区域上施加有磁场梯度；
图7b描述了窄带宽脉冲的形式，该脉冲是施加到图7a所示的RF线圈上用于对询问区域上的选定区域进行询问；
图7c描绘了图7b中所示脉冲的窄带宽；
图8简要描绘了根据本发明另一个实施例的重量检查台的形式；
图9描绘了实施本发明的重量检查台的又一个形式；
图10描绘了实施本发明的重量检查台的再一个形式；
图11是一个曲线图，该曲线图描绘的是由待测样品以及用来将装有样品的容器封闭的密封盖产生的信号强度；以及
图12是一个曲线图，该曲线图描绘的是在将反向激励脉冲施加到包装瓶上之后，由待测样品以及装有样品的容器的密封盖所产生的信号强度。
图1表示了生产线的一部分，该生产线用于将药品样品装填到玻璃瓶1中。具体说，图1表示了所提供的联机称重台3，它对从此经过的每个装填过的包装瓶进行称量。图1还表示了一个别除台5，它将样品量不满足规定需求的包装瓶从生产线上剔除出去。如图所示，传送带7将包装瓶1从装填和密封台(未示出)输送到称重台3，传送带7如箭头9所示，通过转动输送轮9的运动沿z方向移动。
如上所述，本发明运用磁共振(MR)技术来确定在每个玻璃瓶1内的药品样品的质量。如MR领域的普通技术人员可以理解，在这一实施例中玻璃瓶是用作容器的，因为它不会发出可能会影响测量过程的MR信号。在这一实施例中，称重台3包括一个永久磁铁13，一个RF线圈15以及一个计算机控制系统17。磁铁13用于在与传送带7交叉的x方向产生均匀的DC或恒定磁场。玻璃瓶中的样品包含各自具有磁矩的原子核，如1H核(氕核)。所述的磁矩是原子核自旋的结果。所述的磁矩可以看作一很小的条形磁铁，而其强度取决于原子核的形式。在将样品放置在恒定磁场中之前，各自的核磁矩是任意取向的。当它们进入恒定磁场，它们趋于按磁场的方向排列，在这里是沿X方向。磁矩可以使其自身与恒定磁场平行或反向平行排列。与磁场平行排列是较低的能量状态，而且这样很多的磁矩都会采取这种取向。这导致样品具有一总和的与净磁场平行的宏观净磁化强度。
如上所述，原子核保持自旋，因此，它围绕净磁场旋转或进动。所述进动的频率已知为拉莫(Larmor)频率并由净磁场的强度而变化。具体说，可以定义如下：
频率=γ·B    (1)
其中γ是样品的旋磁比，而B是由磁铁13产生的净磁场的磁场强度。旋磁比(γ)与所讨论的原子核的磁矩的强度有关。例如，氕核的旋磁比是42.57MHz/特斯拉。
在大多数磁共振系统中，净磁场强度是这样的，其使得样品的拉莫频率在电磁波谱的射频范围内。本领域的普通技术人员可以理解，向样品施加一个AC磁场，该磁场的频率为样品的拉莫频率，其方向与恒定磁场的方向垂直，这将导致样品的净磁化强度围绕AC磁场的轴旋转，而远离恒定磁场的方向。在这个实施例中，该磁场是通过向RF线圈15施加一相应的AC电流而产生的。可以通过改变传递到RF线圈15的能量来改变净磁化强度的旋转角。在这一实施例中，产生90°旋转的激励磁场是用来对样品进行激励的。在将所述90°脉冲施加给所述样品后，样品处于高能态，即非平衡状态，由此它将恢复其平衡状态。当其恢复时，释放出拉莫频率的电磁能，其磁场分量在RF线圈15中感应出电流，其峰值随样品中的磁矩数目以及样品中的原子核数目而变化。将收到的信号传到计算机控制系统17中，该系统将从未知样品中得到信号的所述峰值与从质量(或重量)已知的样品得到的信号的峰值进行比较，从而确定被测样品的质量(或重量)。
下面将参照附图2-5具体介绍该实施例的操作。图2是本实施例中使用的计算机控制系统17的主要组成部分的一个方框图。如图所示，该控制系统包括一个用于将控制系统连接到RF线圈15的连接端子。如图所示，通过开关23，连接端子21可连接到信号发生器25和功率放大器27，它受控以分别产生和放大施加到RF线圈15中的激励信号。通过开关23，连接端子21还可以连接到一个接收放大器31，它用来对接收自被测样品的信号进行放大。接下来，滤器33对经过放大的信号进行滤波，从而去除噪声分量，并且随后送到混频器35，在那里将接收到的信号向下转换成一个中间频率(IF)，这是通过将它与信号发生器25产生的适当的混频信号相乘得到的。由混频器35输出的所述的IF信号随后经过滤波器37的滤波，从而滤除由混频器35产生的不需要的分量。之后，由A/D转换器39将经过滤波的IF信号转换成相应的数字信号并送到微处理器41。
如虚线控制线43和45所示，微处理器41控制信号发生器25和开关23的操作。具体说，微处理器41操作以便确保，当装填过的包装瓶1位于重量检查台3内的所需位置上时，所述的信号发生器25产生所述的激励信号。微处理器41从位置传感器电子设备47接收到的信号得知何时包装瓶1位于正确的位置，所述的位置传感器电子设备47通过连接端子49，连接到固定在重量检查台3内的光学位置传感器50上。具体说，参照图1，当玻璃瓶1经过光学位置传感器50，光束52被切断。由位置传感器电子设备47对此进行检测，它依次向微处理器41发信号。基于这一信息以及传送带7的速度(由传送控制器51提供)，微处理器判定适当的时间以便施加激励电流，并且因此向信号发生器25发信号。
本领域普通技术人员可以理解，在样品进入由磁铁13产生的恒定磁场后，样品的净磁化强度，需要花费一定的时间来沿X方向形成。如果在磁场充分形成之前将激励信号施加给RF线圈15，于是样品产生的信号强度将无法达到最大。图3描绘了净磁化强度和由此样品产生的最终信号强度在恒定磁场中随时间变化的形式。如图所示，该曲线图具有如下的普遍形式：
K1(1-e-t/t1)    (2)
其中K1是常数，而T1指的是纵向驰豫时间并且取决于被测样品以及恒定磁场的强度。因而，给定了恒定磁场的强度以及被测药品样品的类别，就可以确定驰豫时间T1。这一信息与传送带7的速度一起确定了磁铁13在Z方向上的最小长度，这一长度是确保被测样品产生一个尽可能大的信号所需的。
图4表示了由信号发生器25和功率放大器27施加给RF线圈15的AC激励电流的90°脉冲。在这个实施例中，激励电流的脉冲具有一30毫秒的间隔(Tp)，并且其频率等于被测样品在恒定磁场中的拉莫频率。在这一实施例中，在RF线圈15的末端跨接一电容(未示出)，从而将其调整到拉莫频率。以这样的方式调整RF线圈15，使得系统不易受电磁干扰或其他具有不同旋磁比的原子核的MR信号的影响。RF线圈15中的激励电流在Z方向上产生一相应的磁场。如上所述，这个激励磁场使得包装瓶1中的样品的净磁化强度以拉莫频率围绕Z轴旋转或进动。当激励电流从RF线圈15中消失，样品中的原子核开始恢复到其平衡位置，并在此同时释放出拉莫频率的RF能量。这在RF线圈15中感应出信号，它看起来以指数规律衰减，并可以将其描述为：
K2e-t/T2    (3)
其中K2为常数，而T2是横向驰豫时间，而且取决于被测样品而不是恒定磁场强度。图5表示了由样品在其恢复平衡状态的过程中，在RF线圈15中感应出的信号的形式。可以看到，感应信号的峰值在激励电流停止了很短的时间后达到最大，在这点之后，该信号以指数规律衰减至零。
如上所述，由样品在RF线圈15内感应出的信号的峰值与样品中的磁矩数目完全成正比。接下来，在这个实施例中，在激励信号从RF线圈15中消失后，微处理器41对从A/D转换器39那里接收到的峰值信号电平进行监视。于是，微处理器41将这一峰值信号电平与定标数据进行比较，该定标数据是由已知质量的样品或类似的样品得到的，从而提供当前被测样品的质量指示。在这个实施例中，所述的定标信号是在生产批量开始之前的定标程序中，从许多不同已知质量的类似样品中得到的，并将其存储在存储器53中。在这个实施例中，定标数据是将从被测样品接收到的MR信号与样品质量相联系的函数。
在这个实施例中，如果微处理器41确定被分析的样品的质量不符合给定偏差的所需质量，它在控制线55上输出一个信号道剔除控制器57。于是剔除控制器输出一信号到与剔除台5连接的输出端子59，用于当传送带7到达剔除台5的时候，使剔除台将当前被测的包装瓶1从传送带7上剔除掉。
如图2所示，计算机控制系统17还包括一个用户接口61，从而允许使用者对控制系统编程，确定对于一批产品来说的每个样品正确的质量。
上面已经给出了实施本发明的重量检查装置的一般描述。所述的装置可以用来确定所提供的大多数样品的质量，它们包括一个相对于样品中的其他元素具有已知量的MR响应元素。由于氢核或氕核是释放出的MR信号最大的元素，这是因为它具有最强的磁矩，因而是最常用的。其它具有原子核自旋而且因而提供MR信号的同位素包括：氮、磷、钠、钾、氟、碳和氧的确定的同位素。如果上述重量检查台3可以运用从不同的MR响应元素的MR信号确定多种样品的质量，于是计算机控制系统17必须对每个不同的样品存储定标数据。还必须能够产生并接收能够激励不同的MR响应元素的不同拉莫频率的信号。
为了进一步描述本发明的操作，现在介绍一个实例。
实例
在这个实例中，使用容积为35毫升的玻璃瓶1，每个装有5毫升混有硫酸铜(这是为了将水的T1驰豫时间减少到100ms)的水。通过从容纳在玻璃瓶中的氢原子测量到的MR信号确定水的质量。所使用的恒定磁铁产生一个0.15特斯拉的X方向的磁场。在这样的DC磁场中的氢的拉莫频率是6.38MHz。这是通过将DC磁场强度与氢的旋磁比(它是42.57MHz/特斯拉)相乘得到的。在CRC Press Inc出版的CRCHandbook of Chemistry&Physics中可以查到其它MR响应元素的旋磁比。接着，计算机控制系统17向RF线圈15施加30μs的6-7安培的激励AC电流。由激励磁场产生的水中氢原子的共振在RF线圈15中感应出几毫伏的信号。于是将这一峰值信号电平与存储的定标数据(通过对多个装有不同已知量的水容器进行类似的MR测量而得到的)进行比较，从而确定在每个玻璃瓶中的水的质量。这一体现所述的MR重量检查技术的比较提供了准确度为±2％的水的含量的指示。
在这个实施例里，微处理器需要约100毫秒来激励并对接收到的峰值MR信号读数。随后对其进行处理以实时确定瓶中的水的质量。因而，产量的理论极限(即每秒可以称重的瓶数)大约为10000瓶每秒，这恰好在当前生产线所需的每分钟300瓶的范围内。
本领域普通技术人员可以理解，上述用于重量检查的技术，相对于现有技术的重量检查系统，取得了许多显著的优点。它们包括：
ⅰ)该技术包括一个单一步骤的称量过程，所述的称量步骤可以在线进行，而不像过去那样，在装填之前和之后进行两次测量，从而消除瓶重量的影响；
ⅱ)在样品被密封后，在其最终的包装中对其进行称重，因而可以在装填区域的无菌环境外进行称重；
ⅲ)该技术提供了一种非接触的，不受包装瓶质量影响的样品质量测量方法；
ⅳ)该测量不会影响样品的成分或品质，并且如果需要还可以从MR信号获取成分信息；
ⅴ)该技术可以进行样品质量的快速测量，从而即使在正常的产量下，也可以对产品进行100％的采样；
ⅵ)由于该技术提供了不受包装瓶质量影响的样品质量测量，因此该技术可以提供一种样品质量的准确测量，其中样品的质量相对于包装瓶来说很小(例如，在10g的包装瓶中有200mg样品)；
ⅶ)由于该技术通常需要相对低水平的恒定或DC磁场(小于0.5特斯拉)，在多数情况下，执行对所有样品量的批测量，因而减少了磁铁成本并且还可以使用永久磁铁或电磁铁而不是超导磁铁；
ⅷ)该技术允许同一系统用不同尺寸的RF线圈，对多种尺寸的样品进行测量，包括使用同样尺寸的包装瓶或使用不同尺寸的包装瓶；
ⅸ)由于可以在相对于生产量来说较短的时间内进行所述的测量，因此该技术允许样品连续通过称重台而不需要停顿。
变型及其它的实施例
在上述实施例中，对每个包装瓶确定样品质量的单一测量。该测量的准确度仅受系统内随机噪声的制约。这可以通过平均或反复测量来改善。然而对样品的测量速率是由上面所述的T1驰豫时间决定的。具体说，在去掉激励信号之后，氕核需要大约3T1恢复到其在恒定磁场中的最初的排列状态，在这一点可以施加新的激励电流。这在图6中有描述。在上述实例中，水的驰豫时间T1约为100毫秒，因而如果对一个样品进行四次测量，于是，生产能力大约为每秒二次称量。可以通过使用多个在Z方向上从空间上分割开来的不同的RF线圈进行分别的测量。或者，每次一个包装瓶到达询问区域，就将传送带停下来，并进行多次测量。考虑到传送带的速度，如果询问区域和RF线圈足够宽，而允许进行多次测量则还可以对同一样品进行多次测量。在这样的一个实施例中，系统的准确度依赖于RF线圈和询问区域中的磁场的均匀性，以及系统的信噪比和RF线圈的填充系数。如果磁铁和RF线圈的场特性曲线提前已知，于是这一知识可以用于对不同的测量信号进行修正。此外，还可以提供辅助X、Y和Z线圈(如本领域已知的垫片)以改善恒定磁场的均匀性。
在第一实施例中，在任何一个时刻，在RF线圈的询问区域中有一个包装瓶。图7a简要描绘了重量检查台3的构成，该检查台允许在同一时刻有多个包装瓶位于RF线圈的询问区域中，并且，它允许对每个包装瓶中的样品单独进行质量测量。为了实现这一功能，在这一实施例中，除了永磁铁13和RF线圈15外，一对独立的线圈71和73位于传送带7的两侧，用来穿过传送带7提供一磁场梯度。这一梯度的结果是，每个玻璃瓶经过的恒定磁场是不同的，并且因此，在询问区域中的三个包装瓶中的每个中的样品的拉莫频率不同。因此，可以通过以适当的拉莫频率施加三个不同的窄带RF脉冲对每个包装瓶分别进行询问。图7b描绘了可以用于询问在RF线圈的询问区域中的三个样品中之一的窄带脉冲的形式，而图7c表示了所述脉冲的频率内容。如图所示，所述的脉冲具有一个正弦函数的包络线并且具有一个大约为4毫秒的时间间隔(tp)。因而它的带宽(Δf)大约为1KHz而中心约为拉莫频率f0。或者，如MR成像中的标准操作规程，可以在询问区域上施加一宽带RF脉冲，并且可以通过在激励脉冲结束后，对接收到的信号进行傅立叶变换，从而对从样品得到的MR信号进行分析。
如上面结合图7所述的实例，设置梯度线圈，用于在磁铁13产生的恒定磁场的相同方向上施加梯度。如在磁共振成像领域所公知的，可以设置梯度线圈以在Z、Y或Z中的一个或多个轴上提供磁场梯度，从而可以对询问区域的整个空间进行空间分析。图8描绘了在RF线圈的询问区域的相对端上提供两个梯度线圈71和73的实施例。如图所示，在这个实施例中，RF线圈15包括三个独立的部分15a、15b和15c。本领域普通技术人员可以理解，通过沿传送带7的长度穿过询问区域施加一磁场梯度，可以用与参照图7所述的实施例相同的方法对每个样品分别或同时询问。
在参照图7和图8所描述的实施例中，有多个样品位于询问区域内，并且分别或同时接收询问。在这些实施例中，由于这些样品中的每一个将经过略微不同的磁场并且会位于相对于RF线圈的不同的位置上，为了力求减少由于恒定磁场或RF线圈的不均匀性而导致的误差，对于每个探测位置可以使用独立的定标数据。
在上述实施例中，RF线圈在Z方向上沿传送带7的移动方向产生磁场。本领域的普通技术人员可以理解，这不是必要的。RF线圈可以位于相对于DC磁场的任何角度，提供其产生的在被测样品之上相对均匀磁场，并且其包括一垂直于恒定磁场的分量。图9简要描述了在传送带7的下面提供三个独立的RF线圈15d,15e,15f的实施例，可以对每个进行操纵以产生一个Y方向，即在纸外，的AC磁场。这一实施例允许同时测试三个包装瓶中的样品。它还允许系统对每个包装瓶中的样品询问三次，每次是用每个RF线圈进行的。
在上述实施例中，用永久磁铁来产生所需的恒定磁场。本领域的普通技术人员可以理解，可以使用电磁铁、载流线圈或超导磁体来代替所述的永久磁铁来产生必要的DC磁场。此外，在上述实施例中，沿X方向上与传送带交叉地施加所述的DC磁场。本领域的普通技术人员可以理解，可以在穿过样品的任何方向上施加所述的DC磁场。例如，可以将磁铁的南、北极置于传送带的上面和下面，而RF线圈与，例如在第一个实施例中的取向相同。图10还表示了另一个实施例，其中沿传送带7的长度方向缠绕一螺线管75用于沿传送带7的方向，即Z方向上产生一恒定磁场。在这个实施例中，RF线圈15位于传送带7的一侧，而在传送带7的相对侧装有独立的检测线圈77。
本领域的普通技术人员可以理解，还可以有许多其它的构造对样品的质量进行测量。
在上述实施例中，在对包装瓶进行装填和密封后进行重量检查。然而，在一些应用中，用于对包装瓶进行密封的材料也会产生MR信号。例如，如果使用塑料或橡皮盖对包装瓶进行密封，而包含在密封盖内的氢原子也会产生MR信号，它会影响测量结果。可以用多种方法来解决这一问题。首先，将重量检查台置于密封台之前。然而这样的实施例不可取，因为这样的话，就将重量检查台置于装填台的无菌环境中。或者，可以通过使用置于传送带7下面的接收线圈来解决这一问题，正如在图9中所示的，这是因为，这些线圈对样品的MR信号的灵敏度比对密封盖产生的MR信号高(因为样品比密封盖离RF线圈更近)。或者，沿瓶子的长度方向施加磁场梯度，并且施加如图7b所示的窄带RF脉冲，从而只对装有样品的瓶子的一部分进行询问。
如果密封盖的T2驰豫时间比被测样品的T2驰豫时间短，于是这一问题可以解决，如图11所示，在测量接收到的MR信号的峰值信号幅值之前，等待一固定时间(tm)。这是因为由密封盖产生的MR信号81比样品产生的MR信号83衰减的快。以类似的方式，如果样品的T1驰豫时间与密封盖的T1驰豫时间不同，于是可以通过以下手段克服这一问题，首先向被测包装瓶施加一个180°的(反向)RF脉冲以使样品和密封盖的净磁化强度反向，接着一直等到密封盖的原子核处于施加下一个90°RF询问脉冲而密封盖不会产生信号的状态时。这在图12中有记载，它表示了在施加180°脉冲之后从样品获得的信号强度85以及从密封盖获得的信号强度87。如图所示，由于两个材料的T1驰豫时间不同，如果在时刻te施加90°的询问脉冲，则密封盖将不产生信号而样品将产生一信号。
在上述实施例中，使用了不会产生MR信号的包装瓶。本领域普通技术人员可以理解，还可以使用其自身会产生MR信号的包装瓶。上述将密封盖产生的信号和样品产生的信号分离开的技术也可以用于将样品产生的信号和包装瓶产生的信号分离开。
在第一实施例中，使用差频振荡接收器电路来接收和处理由样品产生的MR信号。本领域的普通技术人员可以理解，还可以使用诸如简单的包络检测器电路或同步检测器。然而，因为微处理器还可以将接收的信号处理成提取相信息，可以用于，例如，以给定的维度对样品进行空间分析，因此差频振荡接收器电路是首选的。
在第一实施例中，处理电路确定了激励信号从RF线圈中消失后接收到的峰值信号。本领域的普通技术人员可以理解，可以使用其它处理技术以输出取决于样品的净磁化强度的大小以及由此的其中所包含的磁矩数的信号，以类似的方式对所提供的定标样品的信号进行处理。例如，可以对微处理器进行设置，以确定接收的信号在预定时间周期内的平均信号水平。
在上述实施例中，将定标数据存储为一个与被测样品的MR信号和样品的质量或重量相关的函数。在另一个实施例中，将定标数据存储为一个查寻表，用从被测样品接收到的MR信号对查寻表编址，而如果从被测样品那得到的信号落在查寻表中的值之间，用内插法确定样品的质量或重量。此外，可以使用每个不同质量的多个信号产生定标数据，这样以便确定描述同样质量的样品产生的信号如何变化的统计资料。随后可以使用这些统计资料提供未知重量的样品的任何给定测量的可能的误差范围，这可以用于确定是否需要将所述样品从生产线上剔除掉。
本领域的普通技术人员可以理解，选择DC磁场的磁场强度是取决于处理电子设备所需的信噪比(SNR)的，这是由于信噪比随着恒定磁场的增加而增加，而高的信噪比会带来高的可重复性。因而，如果对很少的样品需要很高的准确度，于是就需要一个比大量样品、中等准确度来说更高的恒定磁场。还可以通过使用小RF线圈从而使其填充系数最大以有效减少噪声水平来增加信噪比，并且由此提高最终的信号水平。然而，在这种情况下还有一个权衡的问题，由于需要在样品体积范围内有好的RF均匀性，以减少重新定位不准确的影响，而这样则最好采用尽可能大的RF线圈。
在上述实施例中，使用MR技术对样品的重量进行测量。本领域普通技术人员可以理解，所接收的从样品返回的信号还可以用做其它质量控制的目的。在这种情况下，还将使用从样品得到的除了MR信号的峰值之外的其它参数，比如T2驰豫时间。
在上述实施例中使用核磁共振技术确定测试样品的质量。还可以使用其它的技术，诸如电子自旋共振(ESR)以及核四极共振(NQR)。ESR与MNR密切相关，而不是起源于由原子核磁矩的感测信号，是由电子磁矩和外部电场的相互作用产生所述的信号。由于与原子核比，电子的质量较轻，电子磁矩比原子核磁矩高的多，因而，在同样的场中任何ESR信号的频率比NMR信号高百倍。上述的驰豫时间也就更短。由于只有不成对的电子会带来ESR信号的升高，这一技术可以用在包含具有不完全电子层、金属中有载流电子、非理想绝缘的过渡金属的材料上。
当一个四极磁矩的原子核与一个低对称性(立方以下)的非均衡电场相互作用时发生NQR。因而，NQR信号仅在固体材料中产生而在非立方对称晶体，比如氯和氮，中最易观察。作为被检测化学混合物的特征的信号频率范围从几百KHz到几MHz，并且不需要将样品放在恒定磁场中。

Claims (39)

1．一种用于确定样品质量的指示的装置，包括：
用于在第一方向上穿过询问区域产生恒定磁场的装置，用于在位于上述询问区域中的样品内产生一个净磁化强度；
用于在不同的第二方向上通过所述的询问区域施加交变磁场脉冲的装置，用于临时改变位于所述询问区域中的样品的净磁化强度的；
用于当样品的净磁化强度恢复到其初始状态时，感测样品释放的能量，并且据此输出一信号的装置；
用于存储对于至少一种质量已知的类似样品的预定的定标数据的装置，所述的定标数据将至少一种类似样品的质量与相应的感测装置输出的信号相联系；
用于将所述感测装置输出的所述信号与所述的定标数据进行比较以提供所述的样品质量的指示的装置。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的用于产生恒定磁场的装置包括相对的第一和第二磁化材料，它们在第一方向上位于所述样品的相对两侧。
3．如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，用于产生恒定磁场的装置包括一磁铁。
4．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的用于产生恒定磁场的装置包括至少一个恒定环形线圈和一个向所述的恒定环形线圈中施加恒定电流的恒定电流发生装置。
5．根据上述任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，所述的施加交变磁场的装置包括一个AC环形线圈和一个用于向所述AC环形线圈施加AC电流的AC电流发生装置。
6．根据上述任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，所述的第二方向实质上与所述的第一方向垂直。
7．根据上述任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，由所述样品释放的能量包括电磁能，其中，所述的感测装置包括一个感测环形线圈，可以对该线圈进行操作以接收所释放的电磁能，以及对得到的在感测环形线圈中感应出的信号进行处理的处理电子设备。
8．如权利要求7所述装置，其特征在于，在所述的感测线圈中感应出的所述信号以样品的拉莫频率振荡，而其中所述的处理电子设备包括用于检测在感测环形线圈中感应出的信号的峰值的装置。
9．如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的峰值检测装置包括用于检测预定周期上的平均信号的装置。
10．如从属于权利要求5时的权利要求7到9之一所述的装置，其特征在于，可以对所述的AC电流发生装置进行操作从而向所述的AC环形线圈中施加一串AC信号，其中可以对所述的处理电子设备进行操作，从而在所述的激励电流串结束后，对所述感测环形线圈中感应出的信号进行处理。
11．如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述的感测环形线圈和所述的AC环形线圈包括同样的环形线圈。
12．如上述任何一权利要求所述的装置，其特征在于，根据多个不同已知质量的类似样品以及由感测装置输出的它们的相应的信号，得到所述的定标数据。
13．如权利要求12所述的装置，其特征在于，将所述的定标数据存储为将所述感测装置输出的信号强度与样品质量相联系的函数。
14．如权利要求12所述的装置，其特征在于，将所述定标数据存储为一查寻表，该查寻表是由多个类似样品以及它们相应的传感器信号得到的，其中，对所述的比较装置进行操作从而用所述感测装置输出的信号对所述的查寻表进行编址，并且还包括内插运算装置，用于在所述查寻表中的项目之间进行内插运算，从而提供所述样品质量的所述指示。
15．如上述任何一权利要求所述的装置，其特征在于，所述样品质量的所述指示是所述样品的重量。
16．如上述任何一权利要求所述的装置，其特征在于，对所述的存储装置进行操作从而存储不同构造的样品的定标数据，其中，所述的装置进一步包括一选择装置，用于根据被测的当前样品选择所述的定标数据。
17．如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述的选择装置包括一允许用户针对当前被测样品选择定标数据的用户接口。
18．如上述任何一权利要求所述的装置，其特征在于，所述样品包括多种化学成分并且可以对所述用于施加交变磁场的装置进行操作，从而改变所述化学成分中的一种的净磁化强度。
19．如上述任何一权利要求所述的装置，其特征在于，所述样品是装在不会产生磁共振信号的容器中的。
20．如权利要求1-18所述的装置，其特征在于，所述的样品是密封在容器内的，其中所述的密封盖和/或所述的容器产生磁共振信号，其中，所述的装置进一步包括用于将所述样品的磁共振信号与所述密封盖和/或容器的磁共振信号分离开的装置。
21．用于确定生产线上的多个样品中的一个样品的质量指示的装置，该装置包括：
根据权利要求1-20中任何一个的装置，用于确定询问区域中的样品的质量指示；以及
用于将所述多个样品传送过所述询问区域的传送装置。
22．根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述的传送装置包括一传送带。
23．如权利要求22所述的装置，其特征在于，对所述用于产生恒定磁场的装置进行操作，从而在垂直于传送带移动方向的方向上产生所述的恒定磁场，并且其在询问区域的长度方向上实质上是均匀的，从而在样品到达所述的询问区域之前，将每个样品暴露在所述的恒定磁场中一预定的时间。
24．如权利要求22或23中任何一个所述的装置，其特征在于，对所述用于施加交变电场的装置进行操作，从而沿所述询问区域的移动方向施加所述的电场。
25．如权利要求21到24中任何一个所述的装置，其特征在于，对所述的传送装置进行操作从而使所述的样品连续移动通过所述的询问区域。
26．根据权利要求21到25中任何一个所述的装置，其特征在于，对用于确定每个样品质量的指示的所述装置进行操作，从而确定每个样品质量的多个测量值。
27．如权利要求21到26中任何一个所述的装置，其特征在于，对所述的传送装置进行设置，从而在同一时刻将多个所述样品传送过所述的询问区域。
28．如权利要求27所述的装置，其特征在于，所述的装置进一步包括用于在所述询问区域上施加磁场梯度的装置，从而可以从一个感测装置得到不同样品的磁共振信号的装置。
29．根据权利要求21到26中任何一个所述的装置，其特征在于，对所述的传送装置进行设置，从而每次将一个所述样品传送过所述的询问区域。
30．如权利要求21到29中任何一个所述的装置，其特征在于，进一步包括用于将所述装置输出的质量指示与所需样品质量进行比较的装置，以及，如果所述样品的质量没有在所述所需样品质量的给定偏差范围之内，用于将所述样品从所述生产线上移出的装置。
31．用于确定在生产线上的多个样品的质量指示的装置，该装置包括：
用于在第一方向上穿过询问区域产生恒定磁场的装置，用于在位于上述询问区域中的样品内产生一个净磁化强度；
用于在不同的第二方向上通过所述的询问区域施加交变磁场的装置，用于使询问区域中的样品的磁化强度发生振荡；
用于将所述多个样品传送过所述询问区域的装置；
用于当样品经过所述询问区域时感测每个样品的磁化强度的振荡并且据此输出相应信号的装置；
用于存储对于至少一种质量已知的类似样品的预定的定标数据的装置，所述的定标数据将至少一种类似样品的质量与相应的感测装置输出的信号联系起来；以及
用于将所述感测装置输出的所述信号与所述的定标数据进行比较以提供所述多个样品质量的指示的装置。
32．一种确定样品质量指示的方法，包括如下步骤：
在第一方向上穿过询问区域产生恒定磁场，用于在位于上述询问区域中的样品内产生一个净磁化强度；
在不同的第二方向上通过所述的询问区域施加交变磁场的脉冲，用于临时改变位于所述询问区域中的样品的净磁化强度；
当样品的净磁化强度恢复到其初始状态时，感测样品释放的能量，并且据此输出一信号；以及
将所述感测步骤输出的所述信号与所述的从至少一种质量已知的类似样品得到的定标数据进行比较，以提供所述的样品质量的指示，所述的定标数据将至少一种类似样品的质量与相应的感测步骤输出的信号输出相联系。
33．一种生产装有预定量的样品的密封容器的方法，该方法包括以下步骤：
将预定量的样品装入所述的容器；
将所述样品密封在容器内；
将每个装填过的容器传送到称重台；
对每个容器内的样品进行称重；
将任何没有装入预定偏差内的预定样品量的容器剔除；
其特征在于，所述称重步骤包括以下步骤：
在第一方向，通过询问区域产生一个恒定磁场，用于在位于所述询问区域中的样品内产生一净磁化强度；
在不同的第二方向上通过所述的询问区域施加交变磁场的脉冲，用于临时改变位于所述询问区域中的样品的净磁化强度；
当样品的净磁化强度恢复到其初始状态时，感测样品释放的能量，并且据此输出一信号；以及
将所述感测步骤输出的所述信号与将至少一种类似样品的质量与相应的感测步骤输出的信号输出相联系的定标数据进行比较，以提供每个容器中的所述的样品质量的指示。
34．如权利要求33所述的方法，其特征在于所述的密封步骤是在所述的称重步骤之后进行的。
35．用于确定样品质量的指示的装置，包括
用于在第一方向上穿过询问区域产生恒定磁场的装置，用于在位于上述询问区域中的样品内的第一方向上产生一个净磁化强度；
用于在第二方向上通过所述的询问区域施加交变磁场的脉冲的装置，用于临时改变位于所述询问区域中的样品的净磁化强度的方向；
用于当样品的净磁化强度恢复到其初始状态时，感测样品释放的能量，并且据此输出一信号的装置；
用于存储对于至少一种质量已知的类似样品的预定的定标数据的装置，所述的定标数据将至少一种类似样品的质量与相应的感测装置输出的信号相联系；以及
用于将所述感测装置为当前被测样品输出的所述输出信号与所述的定标数据进行比较以提供所述的样品质量的指示的装置。
36．用于确定样品的质量指示的装置，包括：
用于在第一方向上穿过询问区域产生恒定磁场的装置，用于在位于上述询问区域中的样品内的第一方向上产生一个净磁化强度；
用于施加交变电磁激励场的装置，该电磁激励场的磁分量的方向位于通过所述询问区域的第二不同方向上，其使得位于询问区域中的样品中的原子核受激从而改变其净磁化强度；
用于当样品的净磁化强度恢复到其初始状态时，感测样品中的原子核释放的能量，并且据此输出一信号的装置；
用于存储对于至少一种质量已知的类似样品的预定的定标数据的装置，所述的定标数据将至少一种类似样品的质量与相应的感测装置输出的信号相联系；以及
用于将所述感测装置为当前被测样品输出的所述输出信号与所存储的定标数据进行比较以提供所述的样品质量的指示的装置。
37．用于确定样品的质量指示的装置，包括：
用于在第一方向上穿过样品产生恒定磁场的装置；
用于在不同的第二方向上穿过样品产生交变激励磁场的装置；
用于响应所述的激励磁场感测样品释放的能量，并且据此输出一信号的装置；以及
用于将所述感测装置输出的所述信号与所存储的将至少一种类似样品的质量与相应的感测装置输出的信号相联系的定标数据进行比较以提供所述的样品质量的指示的装置。
38．用于确定样品质量指示的装置，包括：
用于通过所述的询问区域施加交变磁场的脉冲的装置，用于临时改变位于所述询问区域中的样品的净磁化强度的方向；
用于当样品的净磁化强度恢复到其初始状态时，感测样品释放的能量，并且据此输出一信号的装置；
用于存储对于至少一种质量已知的类似样品的预定的定标数据的装置，所述的定标数据将至少一种类似样品的质量与相应的感测装置输出的信号相联系；以及
用于将所述感测装置输出的所述信号与所述的定标数据进行比较以提供所述的样品质量的指示的装置。
39．用于确定样品质量指示的装置，包括：
用于通过询问区域施加交变电磁场的脉冲的装置，用于临时改变位于所述询问区域中的样品的净磁化强度的方向；
用于当样品的净磁化强度恢复到其初始状态时，感测样品释放的能量，并且据此输出一信号的装置；
用于存储对于至少一种质量已知的类似样品的预定的定标数据的装置，所述的定标数据将至少一种类似样品的质量与相应的感测装置输出的信号相联系；以及
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