CN203259484U - 一种基于单片机的核磁共振谱仪电路 - Google Patents
一种基于单片机的核磁共振谱仪电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203259484U CN203259484U CN 201320208893 CN201320208893U CN203259484U CN 203259484 U CN203259484 U CN 203259484U CN 201320208893 CN201320208893 CN 201320208893 CN 201320208893 U CN201320208893 U CN 201320208893U CN 203259484 U CN203259484 U CN 203259484U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- frequency
- analog switch
- module
- pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn - After Issue
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于单片机的核磁共振谱仪电路，包括：频率源模块、与频率源模块连接的脉冲产生与收发状态转换模块，用于接收来自频率源模块的相位差为90°的正弦信号并采用高速单片机控制模拟开关的通断以产生多种脉冲序列的高频脉冲激励信号，同时采用高速单片机控制模拟开关实现高频脉冲激励信号的发送和FID信号接收两种电路状态的转换。还包括与脉冲产生与收发状态转换模块连接的信号接收与处理显示模块，接收来自脉冲产生与收发状态转换模块输出的FID信号后，生成中频FID信号并传输至外部显示设备。基于以上实现方式，本实用新型实现一种电路拓扑结构简单，造价低廉，易于实现的小型化核磁共振谱仪电路。
Description
技术领域
本实用新型涉及核磁共振谱仪，特别涉及一种基于单片机的核磁共振谱仪电路。
背景技术
目前，由于核磁共振检测技术具有对被检测样本无损、无辐射等优点，已广泛应用于医用成像以及物质检测鉴别等领域。用于物质检测鉴别的核磁共振谱仪通常由磁体、线圈和电路系统组成。其中电路系统主要包含射频脉冲发射模块、收发转换模块、FID信号接收模块以及信号处理模块等。常规核磁谱仪的射频脉冲发射模块通常将脉冲序列信息存入SRAM中，由微处理器或微机读出SRAM中的脉冲序列信息，交由可编程器件产生与脉冲序列对应的高低电平，再通过脉冲发生器产生脉冲序列。收发转换模块以及信号接收处理模块中大部分电路也已数字化，时域自由衰减信号FID通过收发状态转换开关进入接收回路，经低噪声放大、变频、中频放大、A/D转换后进行数字信号处理。但是，传统的核磁谱仪电路拓扑结构和所采用的技术比较复杂，所使用的芯片价格昂贵。
发明内容
发明目的：提出一种基于单片机的核磁共振谱仪电路，使得核磁共振谱仪电路拓扑结构简单易于实现小型化，同时降低造价。
技术方案：一种基于单片机的核磁共振谱仪电路，包括：
频率源模块，用于产生三路正弦信号，其中两路正弦信号相位差为90°；
与所述频率源模块连接的脉冲产生与收发状态转换模块；用于接收来自所述频率源模块的相位差为90°的正弦信号，并采用高速单片机控制模拟开关的通断以产生多种脉冲序列的高频脉冲激励信号，同时采用高速单片机控制模拟开关实现高频脉冲激励信号的发送和FID信号接收两种电路状态的转换；
与所述脉冲产生与收发状态转换模块连接的信号接收与处理显示模块；接收所述脉冲产生与收发状态转换模块输出的FID信号并进行低噪声放大后，与所述频率源模块产生的第三路正弦信号进行混频，生成中频FID信号后传输至外部显示设备。
所述脉冲产生与收发状态转换模块包括脉冲产生电路、收发状态转换电路、第一单片机；其中：
所述脉冲产生电路包括依次连接的第一SPDT模拟开关、第一SPST模拟开关、缓冲器、功率放大器；第一SPDT模拟开关的两个触头分别对应连接所述频率源模块的两路正弦信号输出端，所述第一SPDT模拟开关的控制端连接第一单片机的第一I/O口，第一SPST模拟开关的控制端连接单片机的第二I/O口；所述单片机控制第一SPDT模拟开关选择接收来自频率源模块的一路正弦信号，并控制第一SPST模拟开关的通断生成脉冲信号，脉冲信号经所述缓冲器和功率放大器后生成高频脉冲激励信号；
所述收发状态转换电路包括连接所述功率放大器的第二SPDT模拟开关；所述第二SPDT模拟开关的两个触头分别对应连接所述功率放大器的输出端和所述信号接收与处理显示模块，所述第二SPDT模拟开关的公共端连接核磁共振谱仪的射频线圈，所述第二SPDT模拟开关的控制端连接所述第一单片机的第三I/O口；所述第一单片机控制第二SPDT模拟开关选择将射频线圈连接所述功率放大器输出端，接收高频脉冲激励信号进行样品激发，或者将射频线圈连接所述信号接收与处理显示模块，输出中频FID信号到所述信号接收与处理显示模块。
其中，所述频率源模块包括第二单片机、与所述第二单片机连接的第一至第三DDS芯片、以及分别与所述第一至第三DDS芯片对应连接的第一至第三低通滤波器，还包括与第三低通滤波器连接的缓冲器，所述缓冲器的输出端连接所述信号接收与处理显示模块；所述频率源模块采用直接数字式频率合成技术，采用第二单片机控制第一至第三DDS芯片产生三路正弦信号，其中第一DDS芯片和第二DDS芯片输出的正弦信号相位差为90°，所述第三DDS芯片输出正弦信号到所述信号接收与处理显示模块，与所述脉冲产生与收发状态转换模块输出的FID信号进行混频处理，生成差频信号。
作为本实用新型的改进，所述收发状态转换电路还包括位于所述第二SPDT模拟开关和所述信号接收与处理显示模块之间的第二SPST模拟开关；所述第二SPST模拟开关的控制端连接所述第一单片机的第四I/O口；所述第二SPST模拟开关在所述第一单片机的控制下能够隔离所述收发状态转换电路和所述信号接收与处理显示模块。
有益效果：运用简单且易于实现的技术构建了一套拓扑结构简单的核磁共振谱仪电路系统，所采用的元件价格便宜且集成度高，使整个谱仪电路体积小巧且造价低廉。在收发状态转换电路和信号接收与处理显示模块之间加设第二SPST模拟开关，在射频线圈连接功率放大器输出端，接收高频脉冲激励信号进行样品激发时，提高此时信号接收与处理显示模块与高频脉冲信号的隔离度，避免信号干扰。
附图说明
图1是一种基于单片机的核磁共振谱仪电路系统示意框图；
图2是相位差为90°的正弦波产生电路框图；
图3是脉冲产生以及收发状态转换电路框图；
图4是信号接收与处理显示电路框图；
图5是核磁共振谱仪常用脉冲的控制时序；
图6是核磁谱仪电路系统框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。
如图1所示，一种基于单片机的核磁共振谱仪电路，包括：频率源模块，用于产生三路正弦信号，其中两路正弦信号相位差为90°。还包括与频率源模块连接的脉冲产生与收发状态转换模块，用于接收来自频率源模块的相位差为90°的正弦信号并采用高速单片机控制模拟开关的通断以产生多种脉冲序列的高频脉冲激励信号，同时采用高速单片机控制模拟开关实现高频脉冲激励信号的发送和FID信号接收两种电路状态的转换。该电路还包括与脉冲产生与收发状态转换模块连接的信号接收与处理显示模块，接收所述脉冲产生与收发状态转换模块输出的FID信号并进行低噪声放大后，与所述频率源模块产生的第三路正弦信号进行混频，生成中频FID信号后传输至外部显示设备。
如图2所示，其中频率源模块用于产生两路相位差为90°的正弦信号。电路部分包括单片机2、与单片机2相连的DDS芯片1和DDS芯片2、以及分别与DDS芯片1和DDS芯片2对应连接的低通滤波器1和低通滤波器2，外部时钟源同时给两片DDS芯片提供时钟信号。频率源模块采用直接数字式频率合成技术，当单片机2向两片DDS芯片写入频率控制字和相位控制字后，单片机2在同一时刻向两片DDS芯片发出控制信号使两片DDS芯片输出的正弦信号和设定的频率相位一致，于是在两片DDS芯片输出端获得指定频率且相位差为90°的正弦波信号。
如图3所示，脉冲产生与收发状态转换模块包括脉冲产生电路、收发状态转换电路、单片机1。其中：脉冲产生电路包括依次连接的SPDT1模拟开关、SPST1模拟开关、缓冲器、功率放大器。SPDT1模拟开关的两个触头分别对应连接频率源模块的两路正弦信号输出端，SPDT1模拟开关的公共端连接SPST1模拟开关，SPDT1模拟开关的控制端连接单片机1的P1.3口，SPST1模拟开关的控制端连接单片机1的P1.0口。SPDT1模拟开关的通断由高速单片机1的I/O口高低电平信号控制，从SPDT1模拟开关输出的单路正弦信号连接到SPST1模拟开关，SPST1模拟开关在高速单片机1的控制下将单路连续正弦信号截断成脉宽和脉冲间隔满足要求的射频脉冲，该射频脉冲经过缓冲器和功率放大器后输出满足要求的高频射频脉冲激励信号。
收发状态转换电路包括SPDT2模拟开关、SPST2模拟开关。SPDT2模拟开关的两个触头分别对应连接功率放大器的输出端和SPST2模拟开关，SPDT2模拟开关的公共端连接核磁共振谱仪的射频线圈，SPST2模拟开关的另一端连接信号接收与处理显示模块，SPDT2模拟开关的控制端连接单片机1的P1.1口，SPST2模拟开关的控制端连接单片机1的P1.2口。核磁共振谱仪电路收发状态转换装置采用高速单片机1控制一个高隔离度、低插入损耗的SPDT2模拟开关来实现。当电路工作于样品激励状态时，高功率的高频脉冲通过SPDT2模拟开关进入射频线圈产生射频磁场，在射频磁场作用下样品发生核磁共振现象产生核磁共振信号。在射频脉冲发射期间，脉冲发射回路和信号接收与处理显示模块之间需要有较高的隔离度，否则轻微的脉冲泄漏到接收回路都有可能烧坏接收回路中的元件。为了克服SPDT2模拟开关隔离度不够高这一缺陷，在接收回路中串入一个低插入损耗的SPST2模拟开关，在射频脉冲发射期间该模拟开关由高速单片机1控制可靠关断，在FID信号接收过程中该开关接通。
如图4所示，信号接收与处理显示模块包括FID信号接收电路和信号处理显示电路。FID信号接收电路主要由依次连接的低噪声前置放大器LNA(LNA：LowNoise Amplifier)、混频器、低通滤波器4及中频放大器组成。其中，频率源模块还包括与单片机2连接的DDS芯片3、以及与DDS芯片3连接的低通滤波器3，以及与低通滤波器3连接的缓冲器；由单片机2控制DDS芯片3生成本地振荡信号后传输至混频器。当射频线圈与信号接收与处理模块连接时，收发状态转换电路输出微弱的FID信号经过低噪声前置放大器LNA初步放大后，进入混频器与本地振荡信号进行混频，混频后的信号通过低通滤波器4后得到FID信号与本地振荡信号的差频信号，该信号经过中频放大后进一步提高信号的幅值，以便用示波器观察信号以及信号的数字采集。
信号处理显示电路中，经中频放大器输出的信号首先经过A/D转换将模拟信号转换成数字信号，再由单片机实现与计算机通信，将采集到的中频FID信号上载到微机进行处理与显示。
如图5所示，若SPST1和SPST2为高电平导通低电平关断，SPDT1接低电平时仅低通滤波器1输出的Sin1信号可通过，接高电平时仅低通滤波器2输出的Sin2信号可通过。SPDT2接低电平时线圈与发射回路连通，接高电平时线圈与接收回路连通。四个模拟电子开关的通断均由具有高速指令执行速度的单片机1控制。SPDT1用于选择哪路正弦波信号输入，SPST1用于截断连续波信号，产生脉宽和脉冲间隔符合要求的脉冲序列。当SPDT2工作于脉冲发射状态时，SPST2可靠关断以减小从发射回路泄露的信号对接收回路的影响。图5为核磁共振谱仪常用脉冲的控制时序，产生自旋回波序列与CP序列时仅使用Sin1信号。产生CPMG序列时，90°脉冲使用Sin1信号，90°脉冲之后的180°脉冲使用Sin2信号。三种脉冲序列中，仅仅在接收FID信号的过程中SPDT2开关将射频线圈与接收回路接通，并且SPST2模拟开关也仅仅在接收FID信号的过程中保持接通。
如图6所示本实施例的基于单片机的核磁谱仪电路系统的整体连接框图。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于单片机的核磁共振谱仪电路，其特征在于：包括：
频率源模块，用于产生三路正弦信号，其中两路正弦信号相位差为90°；
与所述频率源模块连接的脉冲产生与收发状态转换模块；用于接收来自所述频率源模块的相位差为90°的正弦信号，并采用高速单片机控制模拟开关的通断以产生多种脉冲序列的高频脉冲激励信号，同时采用高速单片机控制模拟开关实现高频脉冲激励信号的发送和FID信号接收两种电路状态的转换；
与所述脉冲产生与收发状态转换模块连接的信号接收与处理显示模块；接收所述脉冲产生与收发状态转换模块输出的FID信号并进行低噪声放大后，与所述频率源模块产生的第三路正弦信号进行混频，生成中频FID信号后传输至外部显示设备。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的核磁共振谱仪电路，其特征在于：所述脉冲产生与收发状态转换模块包括脉冲产生电路、收发状态转换电路、第一单片机；其中：
所述脉冲产生电路包括依次连接的第一SPDT模拟开关、第一SPST模拟开关、缓冲器、功率放大器；第一SPDT模拟开关的两个触头分别对应连接所述频率源模块的两路正弦信号输出端，所述第一SPDT模拟开关的控制端连接第一单片机的第一I/O口，第一SPST模拟开关的控制端连接单片机的第二I/O口；所述单片机控制第一SPDT模拟开关选择接收来自频率源模块的一路正弦信号，并控制第一SPST模拟开关的通断生成脉冲信号，脉冲信号经所述缓冲器和功率放大器后生成高频脉冲激励信号；
所述收发状态转换电路包括连接所述功率放大器的第二SPDT模拟开关；所述第二SPDT模拟开关的两个触头分别对应连接所述功率放大器的输出端和所述信号接收与处理显示模块，所述第二SPDT模拟开关的公共端连接核磁共振谱仪的射频线圈，所述第二SPDT模拟开关的控制端连接所述第一单片机的第三I/O口；所述第一单片机控制第二SPDT模拟开关选择将射频线圈连接所述功率放大器输出端，接收高频脉冲激励信号进行样品激发，或者将射频线圈连接所述信号接收与处理显示模块，输出中频FID信号到所述信号接收与处理显示模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的核磁共振谱仪电路，其特征在于：所述频率源模块包括第二单片机、与所述第二单片机连接的第一至第三DDS芯片、以及分别与所述第一至第三DDS芯片对应连接的第一至第三低通滤波器，还包括与第三低通滤波器连接的缓冲器，所述缓冲器的输出端连接所述信号接收与处理显示模块；所述频率源模块采用直接数字式频率合成技术，采用第二单片机控制第一至第三DDS芯片产生三路正弦信号，其中第一DDS芯片和第二DDS芯片输出的正弦信号相位差为90°，所述第三DDS芯片输出正弦信号到所述信号接收与处理显示模块，与所述脉冲产生与收发状态转换模块输出的FID信号进行混频处理，生成差频信号。
4.根据权利要求2所述的一种基于单片机的核磁共振谱仪电路，其特征在于：所述收发状态转换电路还包括位于所述第二SPDT模拟开关和所述信号接收与处理显示模块之间的第二SPST模拟开关；所述第二SPST模拟开关的控制端连接所述第一单片机的第四I/O口；所述第二SPST模拟开关在所述第一单片机的控制下能够隔离所述收发状态转换电路和所述信号接收与处理显示模块。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201320208893 CN203259484U (zh) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | 一种基于单片机的核磁共振谱仪电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201320208893 CN203259484U (zh) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | 一种基于单片机的核磁共振谱仪电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203259484U true CN203259484U (zh) | 2013-10-30 |
Family
ID=49472036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201320208893 Withdrawn - After Issue CN203259484U (zh) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | 一种基于单片机的核磁共振谱仪电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203259484U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103267957A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-08-28 | 东南大学 | 一种基于单片机的核磁共振谱仪电路 |
-
2013
- 2013-04-23 CN CN 201320208893 patent/CN203259484U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103267957A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-08-28 | 东南大学 | 一种基于单片机的核磁共振谱仪电路 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101874008B1 (ko) | 초광대역(ｕｗｂ) 펄스 생성 방법 및 장치 | |
| CN103267957B (zh) | 一种基于单片机的核磁共振谱仪电路 | |
| CN101089655A (zh) | 一种使用混沌信号的合成孔径雷达系统 | |
| CN205232221U (zh) | 一种基于通用射频收发芯片的射频前端装置 | |
| CN1900703B (zh) | 一种用于核磁共振成像系统的新型数字谱仪 | |
| CN107329119B (zh) | 一种雷达波形产生模块及其雷达波形产生方法 | |
| CN109164447A (zh) | L波段低空监视雷达的电磁频谱侦察装置 | |
| CN105277935A (zh) | 一种距离测量装置及其测量方法及实际距离测量方法 | |
| CN107643517A (zh) | 一种基于uwb测距技术的点对点高精度测距系统 | |
| CN105182297A (zh) | 基于ltcc的相控阵雷达tr射频组件及相控阵雷达 | |
| DE60239412D1 (de) | Spulenmodul für magnetische resonanzuntersuchungen | |
| CN203259484U (zh) | 一种基于单片机的核磁共振谱仪电路 | |
| CN109547101A (zh) | 光模块的测试系统 | |
| CN102803986B (zh) | 雷达装置 | |
| CN108983173A (zh) | 数字tr组件接收板卡同步测试系统 | |
| CN205003282U (zh) | 一种全数字超高频雷达装置 | |
| CN113009393A (zh) | 一种用于磁共振系统的发射和接收切换开关 | |
| CN103424725A (zh) | 基于微控制单元的核磁共振芯片射频发射通道 | |
| CN204556752U (zh) | 一种双天线的电磁干扰测试装置和系统 | |
| CN203433102U (zh) | 基于微控制单元的核磁共振芯片射频发射通道 | |
| CN106452423A (zh) | 继电器驱动芯片及电表 | |
| CN202218220U (zh) | 中频宽带接收机 | |
| CN103036563A (zh) | 测控系统的Ka频段低相噪频率合成器装置 | |
| CN103953327A (zh) | 一种探头 | |
| CN202196163U (zh) | 一种基于PXI/PXIe总线的数字化磁共振成像谱仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20131030 Effective date of abandoning: 20150826 |
|
| RGAV | Abandon patent right to avoid regrant |