JPH10213557A - Agricultural product nondestructive inspection method utilizing hydrogen nuclear magnetic resonance, and magnet box and device therefor - Google Patents

Agricultural product nondestructive inspection method utilizing hydrogen nuclear magnetic resonance, and magnet box and device therefor

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JPH10213557A
JPH10213557A JP704497A JP704497A JPH10213557A JP H10213557 A JPH10213557 A JP H10213557A JP 704497 A JP704497 A JP 704497A JP 704497 A JP704497 A JP 704497A JP H10213557 A JPH10213557 A JP H10213557A
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resonance
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nuclear magnetic
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nondestructive inspection method which utilizes hydrogen magnetic resonance and can be used practically for agricultural product inspection, and magnet box and device for the inspection. SOLUTION: A magnet box 2 of soft magnetic substance is formed on the inner upper and lower surfaces of a case 2 of high permeability made of soft magnetic substance on the surfaces and corners of the flat plate type permanent magnets 6 and 8. Also pole faces 16 and 18 of high permeability made of soft magnetic substance, shimming plates 20 and 22, and corner steel are attached fixedly onto the surfaces and corners of the permanent magnets 6 and 8, and spare poles capable of increasing the uniformity of static magnetic field B0 , increasing performance, and passing specimens (agricultural products) between the permanent magnets 6 and 8 are formed. Then an RF/sensitive coil 34 is set so as to form the dynamic magnetic field B1 and sense the resonance signals from the specimens.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は農産物非破壊検査方
法とその磁石箱(センサ)と装置に関し、詳しくは、水
素核磁気共鳴原理を利用して農産物中の含水率と糖度等
を非破壊でありながら連続的に測定することができる農
産物非破壊検査方法と磁石箱と装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for nondestructive testing of agricultural products, a magnet box (sensor) and an apparatus for the same, and more particularly, to a nondestructive method for determining water content and sugar content in agricultural products by utilizing the principle of hydrogen nuclear magnetic resonance. The present invention relates to a method for nondestructive testing of agricultural products, a magnet box, and a device which can be measured continuously while there is.

【0002】[0002]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】農産物
(または加工食品)の非破壊的含水率(又は糖度)測定
装置の開発は、乾燥と貯蔵施設、加工施設または食品加
工工程の自動化のために強く要求され、農産物の正確な
含水率測定は、乾燥と貯蔵過程でエネルギーの効果的利
用と品質決定に主要な役割をする。
BACKGROUND OF THE INVENTION The development of a non-destructive moisture content (or sugar content) measuring device for agricultural products (or processed foods) is intended to automate drying and storage facilities, processing facilities or food processing processes. Accurate moisture content measurement of agricultural products plays a major role in determining the effective use of energy and quality during drying and storage.

【0003】乾燥過程中で含水率の非破壊的連続測定は
過乾燥や未乾燥のような不良乾燥を防止することがで
き、均一な乾燥を遂行することができる。過乾燥は農産
物の損失やエネルギーの浪費を招き、不完全に乾燥され
た農産物は、貯蔵中腐敗するか微生物による変質を招
き、品質低下の損失の原因となる。
[0003] Non-destructive continuous measurement of the water content during the drying process can prevent poor drying such as overdrying or undried, and can achieve uniform drying. Over-drying results in loss of produce and waste of energy, and incompletely dried produce rots during storage or leads to microbial degradation, leading to loss of quality.

【0004】このような目的に利用する含水率測定装置
の開発が急務であるが、現在では一定の試料を採取して
破壊的に含水率を測定する装置に依存している現状であ
る。このような非破壊的で連続的な含水率測定装置の開
発に対する研究が欧米各国で盛んに進行しているが、近
赤外線の利用か電気的物性測定による含水率測定が主流
をなしている。
There is an urgent need to develop a moisture content measuring device used for such a purpose, but at present it depends on a device for taking a certain sample and destructively measuring the moisture content. Research on the development of such a nondestructive and continuous moisture content measuring device is actively proceeding in various countries in Europe and the United States, but the use of near-infrared rays or the measurement of moisture content by electrical physical property measurement has become mainstream.

【0005】稲の場合、家屋、出荷場での貯蔵中の損失
を最小化するためには、稲の含水率測定が必須的であ
り、稲の含水率を測定する方法はオブン法を始めとし
て、直接法と稲の含水率に従って遺伝率変化を測定する
方法、電気抵抗の変化を測定する方法のような非破壊的
方法等がある。
[0005] In the case of rice, it is essential to measure the moisture content of the rice in order to minimize the loss during storage at homes and shipping sites, and methods for measuring the moisture content of rice include the Obun method. Non-destructive methods such as a direct method and a method of measuring heritability change according to the moisture content of rice, and a method of measuring a change in electric resistance.

【0006】最近では、稲含水率の非破壊測定が大規模
稲収穫後、処理施設等で要求されているので、電気抵抗
と遺伝率の変化を測定する方法が提案されているが、電
気抵抗による含水率測定はサンプルの数が少く代表性が
劣り、遺伝率による含水率測定は産物の密度に大きく影
響を受ける等の問題点を内在している。
Recently, non-destructive measurement of the water content of rice has been required in treatment facilities after harvesting large-scale rice, and a method for measuring changes in electrical resistance and heritability has been proposed. The measurement of water content by the method has a small number of samples and is inferior in representativeness, and the measurement of the water content by the heritability has problems such as being greatly affected by the density of the product.

【0007】一方、 1H、13C、19F、31P等のような
陽子または中性子の合計が奇数である原子核等が一つの
軸を中心にして回転し、その結果、回転モーメント(An
gularMoment)と磁気モーメント(Magnetic Moment )
を持ち、このようなモーメントを持つ原子核が軸回転数
と同じ周波数にて変化する磁気場内で共鳴を起こしなが
らエネルギーを吸収する。いわば核磁気共鳴(Nuclear
Magnetic Resonanceo NMR)現象が発生する。
On the other hand, nuclei such as 1 H, 13 C, 19 F, 31 P and the like in which the total number of protons or neutrons is odd rotate about one axis, and as a result, the rotational moment (An
gularMoment) and magnetic moment (Magnetic Moment)
The nucleus having such a moment absorbs energy while causing resonance in a magnetic field that changes at the same frequency as the axis rotation speed. So to speak, nuclear magnetic resonance
Magnetic Resonance (NMR) phenomenon occurs.

【0008】本発明のNMRを利用した農産物の非破壊
検査方法とそのセンサと装置に対する望ましい実施例を
記述する前に、水素核磁気共鳴に対する原理を概略的に
説明すると次のようになる。
Before describing a non-destructive inspection method of agricultural products using NMR and a preferred embodiment of the sensor and the apparatus thereof according to the present invention, the principle of hydrogen nuclear magnetic resonance will be schematically described as follows.

【0009】ある物質が多量の水分を包含しているとす
るならば、水の分子をなす水素原子核の99.98%
は、 1H状態に存在して磁気モーメントを持つ1つの小
さい磁石と考えることができる。各々の水素核達は任意
に配列しているので、全体的に見るならば図1のように
磁性を帯びない。
If a substance contains a large amount of water, 99.98% of the hydrogen nuclei forming water molecules
Can be considered as one small magnet that exists in the 1 H state and has a magnetic moment. Since the hydrogen nuclei are arranged arbitrarily, they do not have magnetism as shown in FIG. 1 when viewed as a whole.

【0010】もしもその物質を数千ガウスの強い磁気場
(B0 )の中に置くと、図1のように核水素核の1回転
磁気モーメントは強い外部の磁場の方向に整列し、同時
に各水素核達は磁場の方向を基準にして歳差(precessi
on)運動をする。歳差運動の各速度は、原子核の種類に
したがって固有な数値を持ち、外部磁場の強さに比例し
て変化する。
If the substance is placed in a strong magnetic field (B 0 ) of several thousand gauss, as shown in FIG. 1, one rotation magnetic moment of the nuclear hydrogen nucleus is aligned in the direction of a strong external magnetic field, and The hydrogen nuclei are precessed based on the direction of the magnetic field.
on) Exercise. Each speed of the precession has a unique numerical value according to the type of nucleus, and changes in proportion to the strength of the external magnetic field.

【0011】すなわち、水素原子は1,000ガウス磁
場の中で4.26MHzの速度で歳差運動をする。この
時、磁場の方向(Z軸)の全体水素核の磁気モーメント
のベクターの合計を巨視的磁化(Mocroscopic Magnetiz
ation )又は総磁化Mという。
That is, hydrogen atoms precess at a speed of 4.26 MHz in a 1,000 gauss magnetic field. At this time, the sum of the vectors of the magnetic moments of all hydrogen nuclei in the direction of the magnetic field (Z axis) is defined as the macroscopic magnetism.
ation) or total magnetization M.

【0012】強い磁場B0 に垂直の方向(X軸)に、も
う一つの比較的弱い数十ガウス程度の無線周波数(Radi
ofrequency)範囲の振動磁気場(oscillating magnetic
field)B1 を水素原子核の歳差運動の核速度と同じ周
波数にかけるならば、共鳴現象を起し、エネルギーを吸
収し、図2のように巨視的磁化MをY方向に傾ける。B
1 磁場を消滅するならば、傾いたMが元来の位置である
Z軸に戻りながら外部に図3のようなエネルギーを放出
して共鳴信号(Resonance Signal)が発散する。
In the direction perpendicular to the strong magnetic field B 0 (X axis), another relatively weak radio frequency (radio
oscillating magnetic field
If applying a field) B 1 to the same frequency as the nucleus velocity of precession of the protons, undergoes resonance phenomenon, absorbs energy, tilting the macroscopic magnetization M as in FIG. 2 in the Y direction. B
If one magnetic field is extinguished, the tilted M returns to the original position of the Z-axis and emits energy as shown in FIG. 3 to the outside, and a resonance signal (Resonance Signal) diverges.

【0013】上記共鳴信号を感知コイルで引出し、調査
する物質の化学的定性的定量的分析をすることができ
る。先に永久磁石の磁場強さを利用して共鳴信号の周波
数を計算できる。物質の化学的情報を探し出すために使
用する共鳴信号は、多くの過程の電磁的信号処理過程を
通じて所望する信号変数を求めることができる。
[0013] The resonance signal is extracted by a sensing coil, and a chemical, qualitative and quantitative analysis of a substance to be investigated can be performed. First, the frequency of the resonance signal can be calculated using the magnetic field strength of the permanent magnet. A resonance signal used to find chemical information of a substance can determine a desired signal variable through many processes of electromagnetic signal processing.

【0014】代表的に使用される信号変数としては、化
学的変位(Chemocal shift)と弛緩時間がある。同じ水
素原子であっても結合環境によって共鳴周波数が若干違
う。この差異程度を化学的変位と言うので、テトラメチ
ルシラン(Tetramethylsilane,TMS,[Si(C
3 4 ])から出る水素共鳴周波数を基準として、そ
の差異(ppm)にて表示し、この数値を利用して化学
的物質の組成を分析することができる。
The signal variables typically used include chemical shift and relaxation time. Even for the same hydrogen atom, the resonance frequency differs slightly depending on the bonding environment. Since the degree of this difference is called a chemical displacement, tetramethylsilane (TMS, [Si (C
The difference (ppm) is displayed with reference to the hydrogen resonance frequency emitted from H 3 ) 4 ]), and the composition of the chemical substance can be analyzed using this numerical value.

【0015】X,Y,Z軸上に、各々Mx,My,Mz
を傾いた巨視的磁化ベクターMが元来の位置であるZ軸
に戻りながら、2つの種類の弛緩時間を持つMzが元来
の大きさM0 に戻りながら弛緩する時間をT1 (Spin-L
attice Relaxation Time)、MxやMyが消滅しながら
弛緩する時間をT2 (Spin-Spin Relaxation Time )と
言う。この関係を数式にて表示するならば次のとおりで
ある。
Mx, My, Mz on the X, Y, Z axes
While returning to the Z axis macroscopic magnetization vector M which is inclined is original position, the time Mz with two types of relaxation time to relax while returning to its original size M 0 T 1 (Spin- L
attice Relaxation Time), refers to the time that Mx and My relaxes while disappear T 2 and (Spin-Spin Relaxation Time). If this relationship is represented by a mathematical expression, it is as follows.

【0016】[0016]

【数1】 (Equation 1) .

【0017】T1 は原子核の弛緩が核周囲の環境との間
で起るときの弛緩時間であり、T2は原子核間で起る時
間である。T1 とT2 は、物質の状態または種類にした
がって違う数値を持っており、T2 はいつもT1 と同じ
かより小さい。
T 1 is the relaxation time when the nucleus relaxes with the environment surrounding the nucleus, and T 2 is the time between the nuclei. T 1 and T 2 have different values according to the state or type of the substance, and T 2 is always equal to or smaller than T 1 .

【0018】T2 数値は、固体状であると短く、液体状
であると長い。また、水と油の時間常数等は相違する数
値を持つ。
The T 2 value is short for a solid state and long for a liquid state. The time constants of water and oil have different numerical values.

【0019】上記核磁気共鳴の長点は、検査される試料
(サンプル)を化学的、物理的損傷なく非破壊的に維持
することができ、また、必要なとき一定時間間隔にて再
測定することができることであり、医療分野での診断目
的と理化学分野の分析用途にでも使用する。
The advantages of the above-mentioned nuclear magnetic resonance are that the sample to be examined can be maintained nondestructively without chemical or physical damage, and re-measured at regular time intervals when necessary. It can be used for diagnostic purposes in the medical field and analytical applications in the physics and chemistry fields.

【0020】このような核磁気共鳴(NMR)装置が実
用化される以前は、赤外線分光機や質量分光機が化学的
諸分野で主に使用されたが、電子器学、信号処理、コン
ピュータ技術等の発達により、1970年後半以降、核
磁気共鳴の原理がある物質に存在する化学的成分の構造
的、量的分析と成分検査等に最も強力な手段として、化
学、生物、医学などの分野に広く使用されている。主に
水素と炭素の核磁気共鳴を観察して化学的定性と定量分
析に多く使用している。
Before such a nuclear magnetic resonance (NMR) apparatus was put to practical use, infrared spectrometers and mass spectrometers were mainly used in various chemical fields. Due to the development of chemicals, biology, medicine, etc., since the latter half of 1970, as the most powerful means for structural, quantitative analysis and chemical analysis of chemical components existing in substances with the principle of nuclear magnetic resonance, Widely used for. It is mainly used for chemical qualitative and quantitative analysis by observing nuclear magnetic resonance of hydrogen and carbon.

【0021】また、核磁気共鳴を利用した化学成分の構
造分析と量測定での一価原子である水素の核磁気共鳴信
号が最も強く表れ、自然界に存在する全ての水素原子
中、約99.98%がこのような一価原子である。
In addition, the nuclear magnetic resonance signal of hydrogen, which is a monovalent atom, in the structural analysis and quantitative measurement of chemical components using nuclear magnetic resonance appears most strongly, and about 99.000 of all hydrogen atoms existing in nature. 98% are such monovalent atoms.

【0022】その中でも水(H2 O)は、この一価水素
1H)からなる化学物の中でも最も強力な水素共鳴信
号を放出するので、核磁気共鳴を利用した水分量の測定
は、他の化学物の量的測定に比較すると比較的たやすい
ことである。
Among them, water (H 2 O) emits the strongest hydrogen resonance signal among the chemical substances composed of monovalent hydrogen ( 1 H). Therefore, the measurement of the water content using nuclear magnetic resonance is as follows. It is relatively easy compared to quantitative measurements of other chemicals.

【0023】本発明は、上記のような作用と効果を持つ
水素核磁気共鳴(NMR)原理を利用して農産物中で含
水率や糖度のような成分等を非破壊的に測定することが
できる方法を提供することを目的とする。
According to the present invention, components such as water content and sugar content can be nondestructively measured in agricultural products using the hydrogen nuclear magnetic resonance (NMR) principle having the above-described functions and effects. The aim is to provide a method.

【0024】また、農産物非破壊検査用途に適合する実
用的な水素核磁気共鳴センサを提供することを目的とす
る。
It is another object of the present invention to provide a practical hydrogen nuclear magnetic resonance sensor suitable for nondestructive testing of agricultural products.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】請求項1の、水素核磁気
共鳴を利用した農産物の非破壊検査方法は、水素核磁気
共鳴装置を持つ水素核磁気共鳴センサ内に試料を投入し
た後、核磁気共鳴させて共鳴信号を受けた後、信号処理
して純粋水分共鳴信号又は糖度信号を得て農産物の含水
率や糖度含量を測定することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a non-destructive inspection method for agricultural products using hydrogen nuclear magnetic resonance. After receiving a resonance signal by magnetic resonance, signal processing is performed to obtain a pure water resonance signal or a sugar content signal to measure the water content and the sugar content of the agricultural product.

【0026】請求項2の水素核磁気共鳴(NMR)を利
用した農産物非破壊検査用磁石箱は、透磁率が高い材質
からなる箱形ケース(4)の内側上下部面に平板形の永
久磁石(6)(8)をNS磁極が相対向するよう付着固
定し、永久磁石(6)(8)の間に空極(10)を形成
し、永久磁石(6)(8)の対向表面に透磁率が高いポ
ールフェース(16)(18)を付着固定し、ポールフ
ェース(16)(18)の対向縁部に透磁率が高いシミ
ングプレート(20)(22)を付着固定し、ケース
(4)の内部隔に透磁率が高いコーナースチール(2
4)を付着固定して、静磁界(30)の磁場強さと均一
度を向上させ、空極(10)内にはRF/感知コイル
(34)を設置してなるものである。
The magnet box for nondestructive inspection of agricultural products using hydrogen nuclear magnetic resonance (NMR) according to claim 2 is a flat permanent magnet on the inner upper and lower surfaces of a box-shaped case (4) made of a material having high magnetic permeability. (6) (8) is adhered and fixed so that the NS magnetic poles face each other, and an air pole (10) is formed between the permanent magnets (6) and (8). The pole faces (16) and (18) having high magnetic permeability are adhered and fixed, and the shimming plates (20) and (22) having high magnetic permeability are adhered and fixed to opposing edges of the pole faces (16) and (18). Corner steel with high magnetic permeability (2)
4) is adhered and fixed to improve the magnetic field strength and uniformity of the static magnetic field (30), and an RF / sense coil (34) is installed in the air pole (10).

【0027】請求項3の水素核磁気共鳴を利用した農産
物非破壊検査用装置は、試料に高周波パルスを印加した
後、共鳴信号を得る核磁気共鳴磁石箱(2)の一端に送
受転換器(42)を接続して送受信状態に転換できるよ
うにして、送受転換器の一端に試料から磁石箱(2)が
検出した共鳴信号を増幅する前置増幅器(54)を接続
し、前置増幅器(54)の出力に受信および検波部(5
6)を接続し、前置増幅器(54)から増幅した信号を
増幅および検波して充分な大きさの純粋水分共鳴信号を
得て、受信および検波部(56)の出力にオシロスコー
プ(58)を接続して、純粋水分共鳴信号を映像表示さ
せて、送受転換器(42)の一端に高周波電力増幅器
(52)と高周波スイッチング部(50)とパルスプロ
グラマー(48)とシステムを制御するコンピュータ
(46)を次々に接続して、コンピュータ(36)とパ
ルスプログラマー(48)と高周波スイッチング部(5
0)を受信および検波部(56)に各々接続して、RF
/感知コイル(34)にて高周波パルスが印加する送信
期間の間、受信が中断されるようにしてなる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an apparatus for nondestructive inspection of agricultural products using hydrogen nuclear magnetic resonance, wherein a high frequency pulse is applied to the sample, and a transducer is provided at one end of a nuclear magnetic resonance magnet box (2) for obtaining a resonance signal. 42), a preamplifier (54) for amplifying the resonance signal detected by the magnet box (2) from the sample is connected to one end of the transmitter / receiver, and the preamplifier ( The receiving and detecting unit (5)
6), amplify and detect the signal amplified from the preamplifier (54) to obtain a sufficiently large pure water resonance signal, and connect an oscilloscope (58) to the output of the reception and detection unit (56). Connected to display the pure moisture resonance signal as an image, and a high-frequency power amplifier (52), a high-frequency switching unit (50), a pulse programmer (48), and a computer (46) for controlling the system at one end of the transmission / reception converter (42). ) Are connected one after another, and a computer (36), a pulse programmer (48), and a high-frequency switching unit (5) are connected.
0) to the receiving and detecting unit (56), respectively,
During the transmission period in which the high frequency pulse is applied by the sensing coil (34), the reception is interrupted.

【0028】請求項4の水素核磁気共鳴を利用した農産
物非破壊検査用磁石箱は、請求項2のものにおいて、コ
ーナースチール(24)の傾斜面が凹形状であることを
特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a magnet box for nondestructive testing of agricultural products utilizing hydrogen nuclear magnetic resonance, wherein the inclined surface of the corner steel (24) is concave.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】上記目的等を達成するため、本発
明は静磁界を発生させるセンサである磁石箱(Magnetic
console)と、高周波信号(Radio Fuency)を送出して
動磁界を発生せしめて共鳴信号を探知するためのRF/
感知コイル(RF coil )と、信号処理機(RF signal pr
ocessor )と制御用コンピュータにより構成され、農産
物の密度に何らの影響を受けず品質測定が可能である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to achieve the above objects and the like, the present invention provides a magnet box (Magnetic box) as a sensor for generating a static magnetic field.
console) and an RF / RF for transmitting a high-frequency signal (Radio Fuency) to generate a dynamic magnetic field and detect a resonance signal.
A sensing coil (RF coil) and a signal processor (RF signal pr)
ocessor) and a control computer, and the quality can be measured without any influence on the density of agricultural products.

【0030】一方、一般的医療診断機器や理化学分析機
器等に使用される核磁気共鳴装置のセンサは、IT(1
0,000ガウス)以上の磁場を発生するために超伝導磁石
(super conduction magnet )を利用するので、その構
成と操作が複雑で維持費用が多くかかる高価な装備であ
るが、本発明では1,000ガウス前後の磁場を形成で
きる永久磁石を利用して本発明に適合する実用的な磁石
箱を構成するが、永久磁石の表面と側端にポールフェー
ス(pole face )とコーナースチール(corner steel
)とシミングプレート(shimming plate)を設置して
磁場の強さを均一化することで感知感度と感知帯幅を大
幅に向上するようにする。
On the other hand, a sensor of a nuclear magnetic resonance apparatus used for a general medical diagnostic instrument, a physicochemical analysis instrument, and the like uses IT (1
Since a superconducting magnet is used to generate a magnetic field of more than 0,000 gauss, the construction and operation thereof are complicated and the maintenance cost is high. A practical magnet box conforming to the present invention is constructed by using a permanent magnet capable of forming a front and rear magnetic field. A pole face and a corner steel are provided on the surface and side edges of the permanent magnet.
) And a shimming plate to equalize the strength of the magnetic field to greatly improve the sensitivity and bandwidth.

【0031】また、低磁場(1,000 ガウス前後)で共鳴
(共振)周波数の範囲に合うように回路を適当に変更し
なければならないので、同調回路の設計は測定物の大き
さ等を考慮して固有して遂行するのであり、本発明では
静磁界として永久磁石内にあるサンプルに共鳴信号を送
るため、特定な周期を持つパルスを形成してこの信号に
共鳴のために4.1MHzのパルスを合わせて核磁気共
鳴のため動磁界をスイッチング回路を利用して高周波パ
ルス信号を得た後増幅してRF/感知コイルで供給する
ようにして形成したのち、送受転換器によってRF/感
知コイルに印加する高周波パルス信号の送出と共鳴信号
の受信が断続するようにする。RF/感知コイルで検出
された共鳴信号から水(H2 O)信号を得るため前置増
幅器(PRE-amplifier )に低雑音増幅して不必要な雑音
を分離除去した後、信号処理と位相検波してオシロスコ
ープ(oscilloscope)に映像表示するようにして、この
信号を多数段階の信号処理をする。
Also, since the circuit must be appropriately changed so as to match the resonance (resonance) frequency range in a low magnetic field (around 1,000 Gauss), the tuning circuit should be designed in consideration of the size of the object to be measured. In order to send a resonance signal to the sample in the permanent magnet as a static magnetic field in the present invention, a pulse having a specific period is formed, and a 4.1 MHz pulse is applied to this signal for resonance. In addition, a dynamic magnetic field for nuclear magnetic resonance is formed by obtaining a high-frequency pulse signal using a switching circuit, amplifying the signal, and supplying the amplified signal to an RF / sensing coil, and then applying the RF / sensing coil to the RF / sensing coil by a transmission / reception converter. The transmission of the high-frequency pulse signal and the reception of the resonance signal are intermittently performed. To obtain a water (H 2 O) signal from the resonance signal detected by the RF / sensing coil, a pre-amplifier (PRE-amplifier) is low-noise amplified to separate and remove unnecessary noise, and then subjected to signal processing and phase detection. Then, an image is displayed on an oscilloscope, and this signal is subjected to multi-stage signal processing.

【0032】永久磁石は使用材質にしたがって多数の種
類があるが、セラミック8系列は低価格で永久磁石にて
低磁場を形成することができる反面、Nd−Fe−B
(Neodymium-Iron-Beron)系列と希土類系列の永久磁石
は高価格の永久磁石にて高磁場を形成することができ、
このような永久磁石を利用して永久磁石間の距離である
空隙(Air gap )を100mmに形成する場合、Nd−
Fe−Bが小さい体積であっても4,000〜5,00
0ガウスの高い磁場強さを得ることができ、本発明で実
験用として提示したセラミック8の場合、800〜1,
500ガウス程度の磁場強さを得ることができる。
There are many types of permanent magnets depending on the materials used. The ceramic 8 series can form a low magnetic field with permanent magnets at low cost, but Nd-Fe-B
(Neodymium-Iron-Beron) series and rare earth series permanent magnets can form high magnetic fields with expensive permanent magnets,
When an air gap, which is the distance between permanent magnets, is formed to 100 mm using such permanent magnets, Nd-
Even if Fe-B has a small volume, it is 4,000 to 5,000.
A high magnetic field strength of 0 Gauss can be obtained, and in the case of the ceramic 8 presented as an experiment in the present invention, 800 to 1,
A magnetic field strength of about 500 Gauss can be obtained.

【0033】したがって、永久磁石を利用して低廉であ
ってその維持費が少い、農産物の内部品質測定装置の開
発が可能である。このような永久磁石の材質はμ(magn
eticpermeability of the medium )にて表現するの
で、μ数値も磁場の強さによって変化する非線形的関係
(B-H curve )を形成して周辺温度によって若干の変化
を見せるので、本発明で提示したセラミック8系列の永
久磁石は、図4のような常温(20℃)基準のB−H曲
線を使用する。
Therefore, it is possible to develop an apparatus for measuring the internal quality of agricultural products which is inexpensive and has a low maintenance cost by using permanent magnets. The material of such a permanent magnet is μ (magn
Since the μ value is expressed by a nonlinear relationship (BH curve) that changes with the strength of the magnetic field and slightly changes depending on the ambient temperature, the ceramic 8 series presented in the present invention Uses a BH curve based on normal temperature (20 ° C.) as shown in FIG.

【0034】図5、6は、試料に高周波パルスを印加し
て共鳴させた後、試料の共鳴信号を検出する本発明セン
サ(磁石箱:2)の縦断面図で、ケース(磁石箱:4)
はほぼ四角の形態を考えることができ、また、曲面に比
しては設計と製作および設置上容易である。
FIGS. 5 and 6 are longitudinal sectional views of a sensor (magnet box: 2) of the present invention for detecting a resonance signal of the sample after applying a high-frequency pulse to the sample to cause resonance, and a case (magnet box: 4). )
Can be considered as a substantially square shape, and it is easier to design, manufacture and install than a curved surface.

【0035】導電性ケース4内の上下部面に磁力が強い
永久磁石6,8を付着して固定するが、上下永久磁石
6,8をやや離隔させて試料を置いたり通過することが
できる空間である孔極(air gap )を形成し、孔極に試
料が通過することができるようケース4の左右側板に通
孔12,14を形成する。
The permanent magnets 6 and 8 having a strong magnetic force are attached and fixed to the upper and lower surfaces of the conductive case 4, but the upper and lower permanent magnets 6 and 8 are slightly separated from each other to allow a sample to be placed or passed. Are formed, and through holes 12 and 14 are formed in the left and right side plates of the case 4 so that the sample can pass through the hole.

【0036】上記永久磁石6,8は、N,S磁極が上下
に形成する四角形状の板磁石(magnetic shell)を使用
し、相対的な面が互いに違う極性にてZ方向(上下方
向)に強い磁気場を形成するようにする。
Each of the permanent magnets 6 and 8 uses a rectangular plate-shaped magnet (magnetic shell) in which the N and S magnetic poles are formed vertically, and their relative surfaces have different polarities in the Z direction (vertical direction). Create a strong magnetic field.

【0037】上記センサ2の磁気場の磁束(magnetic f
lux )は、磁場の均一度(homogeneity )によって決定
され、この磁束と均一度は、永久磁石6,8とケース4
の材質現状と規格等によって複合的に影響を受けるの
で、ケース4は投資率が高くヒステリス損失が少い軟性
磁性体(soft magnetic material)を使用して磁気遮蔽
(magnetic shield )することで磁力損失を減少し、ま
た、外部磁気場の影響や緩衝を排除する永久磁石6,8
の場合、端や隅に向くほど磁場の磁束が強くなる特性が
あるので、磁場の磁束密度が不均一的で、このような不
均一は感知することができる共鳴信号の帯域幅を狭くし
て共鳴信号の減衰時間を減少させ、センサ2の全体的感
度を低減させるので、磁場強さの均一度が絶対的に要求
される。
The magnetic flux of the magnetic field (magnetic f
lux) is determined by the homogeneity of the magnetic field, and the magnetic flux and the homogeneity are determined by the permanent magnets 6, 8 and the case 4
Case 4 has a high investment rate and has a low magnetic loss by using a soft magnetic material with a small hysteresis loss because it is influenced by the current state of materials and the standards. Permanent magnets 6,8 which reduce the influence of external magnetic fields and eliminate shocks
In the case of, there is a characteristic that the magnetic flux of the magnetic field becomes stronger as it goes to the end or corner, so the magnetic flux density of the magnetic field is non-uniform, and such non-uniformity narrows the bandwidth of the resonance signal that can be sensed. Since the decay time of the resonance signal is reduced and the overall sensitivity of the sensor 2 is reduced, uniformity of the magnetic field strength is absolutely required.

【0038】したがって本発明では、永久磁石6,8の
対向面全体ケース4と同じ材質の軟性磁性体になり、永
久磁石6,8と同じ平面的なポールフェース6,8を接
着固定して上下磁極面を形成することで磁場の均一度を
向上させることができる。
Therefore, in the present invention, a soft magnetic body made of the same material as the entire case 4 facing the permanent magnets 6, 8 is used. The uniformity of the magnetic field can be improved by forming the pole face.

【0039】また、磁場の強さが相対的に強い永久磁石
6,8の端部分と隅部分に軟磁性体になったシミングプ
レート20,22とコーナースチール24を付加設置し
て磁場の均一度が一層向上した静磁界B0 を形成する。
The permanent magnets 6, 8 having relatively high magnetic field strength are provided with softening shimming plates 20, 22 and corner steel 24 at the ends and corners of the magnets. Form a further improved static magnetic field B 0 .

【0040】本発明で上記のシミングプレート20,2
2とコーナースチール24は、磁場の強さと均一度向上
のため提示した構造物で、これは、永久磁石6,8の磁
場分布を分析して得た結果でポールフェース16,18
の端で外部に向く磁気場の方向を空極10の中心方向に
向くようにすることで磁場の外部漏泄を最大限に抑制し
て均一度を向上させる。
In the present invention, the shimming plates 20 and 2 are used.
2 and the corner steel 24 are structures presented to improve the strength and uniformity of the magnetic field. The results obtained by analyzing the magnetic field distribution of the permanent magnets 6 and 8 are pole faces 16 and 18.
The direction of the magnetic field facing the outside at the end of the pole is directed toward the center of the air pole 10, thereby maximally suppressing the external leakage of the magnetic field and improving the uniformity.

【0041】本発明NMRセンサに利用する磁石箱の性
能は、形成する磁場の強さ(magnetic flux )と磁場の
均一度(homogenecty )によって決定する。これらは、
永久磁石の材質、磁石箱の形状および規格によって複合
的に影響を受けるので、所望する性能の磁石箱を設計す
るには、数多い試行錯誤を重ねる。
The performance of the magnet box used in the NMR sensor of the present invention is determined by the strength of the magnetic field to be formed (magnetic flux) and the homogeneity of the magnetic field. They are,
Since it is complexly affected by the material of the permanent magnet, the shape of the magnet box, and the standard, a lot of trial and error is required to design a magnet box having desired performance.

【0042】永久磁石の材料が低価格でも、このような
試行錯誤を通じた設計および製作が随伴すると初期費用
の上昇は勿論であり、開発期間も相当に延長する。した
がって、有限要素解釈(finite element analysis )技
法を応用して試行錯誤をコンピュータ上でシミュレーシ
ョンするならば、開発費の節減、開発期間の短縮だけで
なく、適切な設計規格を選定することができ、新しい形
状の磁石箱を設計する場合も多くの助力ができ、本発明
では、このような有限要素技法を応用して永久磁石の磁
場強さと均一度を最適の状態にできるようにする。
Even if the material of the permanent magnet is inexpensive, such design and manufacture through trial and error entails an increase in initial costs and a considerable increase in the development period. Therefore, if trial and error is simulated on a computer by applying the finite element analysis technique, not only can the development cost be reduced and the development period be shortened, but also an appropriate design standard can be selected. A great deal of help can be gained when designing a new shape magnet box, and the present invention applies such a finite element technique to optimize the magnetic field strength and uniformity of the permanent magnet.

【0043】上記有限要素解釈技法は、構造物の静動力
学、電磁気場熱、流体等の問題解決のため多くの応用が
でき、このため多くのプログラムおよび技法等が知られ
ている。多く使用されている有限要素解釈道具(コンピ
ュータプログラム)ではABAQUS,NASTRA
N,FLUENT,ANSYS等があり、有限要素分析
が成る一般的な過程を見ると次のとおりである。
The above-mentioned finite element interpretation technique has many applications for solving problems such as statics of structures, electromagnetic field heat, and fluids, and many programs and techniques are known. ABAQUS, NASTRA are the most frequently used finite element interpretation tools (computer programs).
N, FLUENT, ANSYS, etc., and the general process of finite element analysis is as follows.

【0044】(1) CAD(コンピュータを利用した設計
プログラム)を利用した磁石箱の幾何学的形象設計(dr
afting) (2) 磁石、鉄の材質など特性試料入力 (3) 有限要素生成(mesh generation ) (4) 有限要素分析(finite element analysis ) (5) 結果分析 (6) 設計基準を満足しなければ(1) に戻る (7) コンピュータ設計プログラム(例:CAD)を利用
した磁石箱の精密設計。
(1) Geometric shape design of magnet box using CAD (design program using computer)
afting) (2) Input of characteristic samples such as magnet and iron materials (3) Finite element generation (mesh generation) (4) Finite element analysis (5) Result analysis (6) If design criteria are not satisfied Return to (1) (7) Precision design of magnet box using computer design program (eg, CAD).

【0045】本発明では2次元、3次元形状に対する製
造電磁気場熱流体の有限要素分析道具であるANSYS
(SASI-SWANSON Analysis System, Inc.)50を利用し
て有限要素分析を遂行した。本発明では磁石箱の基本形
状は、製作上の便宜を考慮して箱形を選択して、表1の
ように計11個の設計因子を選定した。
According to the present invention, ANSYS which is a finite element analysis tool for manufacturing electromagnetic field thermal fluid for two-dimensional and three-dimensional shapes is used.
Finite element analysis was performed using (SASI-SWANSON Analysis System, Inc.) 50. In the present invention, the basic shape of the magnet box was selected from a box shape in consideration of manufacturing convenience, and a total of 11 design factors were selected as shown in Table 1.

【0046】本発明ではこのような設計因子等の特性と
これらが磁場の強さと均一度に及ぶ影響を有限要素解釈
技法を利用して分析し、これらを適切に最適選定するこ
とで所望する磁場と均一度を持つ磁石箱を設計した。表
1で空極(air gap )は農産物材料(サンプル)が置か
れる空間に磁石箱の設計において制限要因(Constrain
t)に作用する。
In the present invention, the characteristics of the design factors and the influence of the design factors and the like on the strength and uniformity of the magnetic field are analyzed by using a finite element interpretation technique, and the optimum magnetic field is selected by appropriately selecting these. And a magnet box with uniformity were designed. In Table 1, the air gap is the limiting factor in the design of the magnet box in the space where agricultural products (samples) are placed.
acts on t).

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1] .

【0048】磁石箱の磁場の強さ及び均一度を解釈する
ため有限要素で使用する支配方程式は、(1) のような電
磁気場に関するマクスウェル方程式(maxwellequation
)を利用した。
The governing equations used in the finite element to interpret the strength and uniformity of the magnetic field of the magnet box are Maxwell equations (1) as to the electromagnetic field.
) Was used.

【0049】[0049]

【数2】 (Equation 2) .

【0050】本発明永久磁石6,8の均一度を実験およ
び検証するため製作した水素核磁気共鳴用センサ2の断
面構造は、図5、図6のような構成で、その規格は下記
の表2と同じであり、コーナースチール24とシミング
プレート20,22とポールフェース16,18及びセ
ンサ2の骨格をなしており、磁気遮蔽の磁路の役割もす
るケース4の常温B−Hは図7の通りである。
The cross-sectional structure of the hydrogen nuclear magnetic resonance sensor 2 manufactured to test and verify the uniformity of the permanent magnets 6 and 8 of the present invention has a structure as shown in FIGS. The room temperature BH of the case 4 is the same as that of FIG. 7 and forms the framework of the corner steel 24, the shimming plates 20, 22, the pole faces 16, 18, and the sensor 2, and also serves as a magnetic path for magnetic shielding. It is as follows.

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2] .

【0052】本発明でケース4に接着固定またはボルト
固定する前後側板26,28では、試料の出し入りのた
め通孔12,14が形成され、それにしたがって、磁気
漏れが発生してケース4の左右側板30,32よりも磁
場の強さが弱化するので、通孔12,14側に位置する
シミングプレート20,22の横幅Kを大きく延長して
磁気漏池分が補償できるようにする。
In the front and rear plates 26 and 28 which are fixed to the case 4 by adhesive bonding or bolts, through holes 12 and 14 are formed for taking in and out of the sample. Since the strength of the magnetic field is weaker than that of the side plates 30, 32, the lateral width K of the shimming plates 20, 22 located on the side of the through holes 12, 14 is greatly extended so that the magnetic leakage can be compensated.

【0053】上記で前後側板26,28はアルミニウム
板のような非磁性体でありながら電気伝導をする材質に
て形成し、試料の出し入れのとき、磁気影響を受けない
ようにし、左右側板26,28とケース4は電気的に連
結して電気遮蔽するようにする。
The front and rear side plates 26 and 28 are made of a material that conducts electricity while being a non-magnetic material such as an aluminum plate. 28 and the case 4 are electrically connected to each other so as to be electrically shielded.

【0054】一方、RF/感知コイル34中には、非磁
性体にして流電率が低い硬質のチューブ36を嵌めたあ
と、チューブ36の両端部が両側板の通孔12,14に
突出するように設置して試料が通過できるトンネル38
を形成し、チューブ36の厚さはR/感知コイル34の
断面直径とほぼ同じ程度の薄い厚さに形成して試料通過
用トンネル38の内部断面積が大きく減少されないよう
にする。
On the other hand, a hard tube 36 made of a non-magnetic material and having a low electric conductivity is fitted into the RF / sensing coil 34, and both ends of the tube 36 project into the through holes 12 and 14 of both side plates. Tunnel 38 through which the sample can pass through
The thickness of the tube 36 is formed to be as thin as approximately the cross-sectional diameter of the R / sensing coil 34 so that the internal cross-sectional area of the sample passage tunnel 38 is not greatly reduced.

【0055】上記の場合、RF/感知コイル34は、チ
ューブ36の外面に巻取りしてコイルの垂れるのを防止
することができ、チューブ36の両端は両側板12,1
4によって支持される。
In the above case, the RF / sensing coil 34 can be wound around the outer surface of the tube 36 to prevent the coil from hanging down.
4 supported.

【0056】RF/感知コイル34の一端は導電性を持
つケース4に接地し、RF/感知コイル34の他端は直
列共振回路40と送受転換器42に次々に連結し、一側
板32とは絶縁材にて絶縁される。
One end of the RF / sense coil 34 is grounded to the case 4 having conductivity, and the other end of the RF / sense coil 34 is connected to the series resonance circuit 40 and the transmitter / receiver 42 one after another. Insulated with insulating material.

【0057】上記トンネル38の底には速度可変する駆
動装置によって移送されるベルトコンベアのような連続
的または非連続運搬手段を設置して農産物の含水率や果
物の糖度を連続的または非連続的に測定するようにし、
運搬手段の材質は非磁性体であり、また絶縁物質である
のが望ましい。
At the bottom of the tunnel 38, a continuous or discontinuous conveying means such as a belt conveyor conveyed by a variable speed driving device is installed to continuously or discontinuously control the water content of the produce and the sugar content of the fruit. To measure,
The material of the transporting means is preferably a non-magnetic material and is preferably an insulating material.

【0058】一方、本発明センサ2の磁場強さを測定す
るために磁束密度計(gauss meter,モデル名:MG−
4D,製作会社:Walkers Co. ,機器分解能:±0.5
ガウスまたは±0.05%)を使用して直径100mm
の円内の磁場強さを調査したあと、式(2)によって磁
場の均一度を計算した結果、実測値と予測値に多少の誤
差が見られた。下記の表3はセンサ2のX−Z平面およ
びY−Z平面の磁場強と均一度に関する実測差と予測値
の結果差との比較値である。
On the other hand, in order to measure the magnetic field strength of the sensor 2 of the present invention, a magnetic flux density meter (gauss meter, model name: MG-
4D, Production company: Walkers Co., Equipment resolution: ± 0.5
Gauss or ± 0.05%) using 100 mm diameter
After examining the magnetic field strength in the circle of the above, the uniformity of the magnetic field was calculated by the equation (2), and as a result, a slight error was observed between the measured value and the predicted value. Table 3 below shows a comparison value between the actually measured difference and the result difference between the predicted value and the magnetic field strength and uniformity of the sensor 2 in the XZ plane and the YZ plane.

【0059】[0059]

【数3】 (Equation 3) .

【0060】[0060]

【表3】 [Table 3] .

【0061】このような誤差が発生する原因は多種類あ
るが、まず有限要素分析が元来対象体を有限要素に分解
してこれを基礎にして近似値を求める方法であるので、
分解した有限要素の大きさ、形状等に誤差が存在するに
起因する。
Although there are many causes of such an error, first of all, the finite element analysis is a method in which an object is originally decomposed into finite elements and an approximate value is obtained based on this.
This is due to an error in the size, shape, and the like of the decomposed finite element.

【0062】また、有限要素分析に使用したB−H曲線
は、常温(20℃)での特性であるので、実測当時の磁
石の周辺温度による誤差も存在する。だが、本発明で使
用した永久磁石(セラミック8)の場合、温度による磁
場の強さの変化は0.19%損失1℃程度で実測当時の
温度が常温に近接するので、本発明の場合、温度による
誤差はそれ程大きくないといえる。
Since the BH curve used in the finite element analysis has characteristics at room temperature (20 ° C.), there is an error due to the ambient temperature of the magnet at the time of the actual measurement. However, in the case of the permanent magnet (ceramic 8) used in the present invention, the change in the strength of the magnetic field due to the temperature is about 0.19% loss and about 1 ° C., and the temperature at the time of the actual measurement is close to room temperature. It can be said that the error due to the temperature is not so large.

【0063】本発明で永久磁石6,8の均一度をもう少
し向上させるためシミングプレート20,22の規格を
変化させながら、有限要素解釈を遂行して磁場および均
一度変化を分析したグラフは図8の通りで、有限要素分
析を通じて新しく作成したシミングプレート20,22
のX−Z幅(d)は20.3mmで、Y−Z幅(K)は
17.8mmに各々変更した。
FIG. 8 is a graph of analyzing the change in the magnetic field and the uniformity by performing the finite element interpretation while changing the specifications of the shimming plates 20 and 22 in order to further improve the uniformity of the permanent magnets 6 and 8 according to the present invention. The shimming plates 20, 22 newly created through finite element analysis
The XZ width (d) was 20.3 mm and the YZ width (K) was changed to 17.8 mm.

【0064】新しく設計した上記センサの場合、均一度
がX−Z平面については1195.84ppmから34
5.18ppmに、Y−Z平面については396.84
ppmから115.74ppmに向上し、磁場の強さは
958ガウスから956ガウスに少し減少した。
In the case of the above-mentioned newly designed sensor, the uniformity is from 1199.54 ppm to 34% in the XZ plane.
5.18 ppm, 396.84 for the YZ plane
ppm to 115.74 ppm, and the field strength decreased slightly from 958 gauss to 956 gauss.

【0065】上記の状態でX−Z平面上の4個所隅にコ
ーナースチールを付着して有限要素分析をした結果、磁
場の強さは956ガウスから962ガウスに増加し、X
−Z平面の均一度は103.23ppmにさらに向上し
た結果を示し、Y−Z平面は設計変更が無いので前と同
一な結果である。
In the above state, corner steel was attached to four corners on the XZ plane and finite element analysis was performed. As a result, the magnetic field intensity increased from 956 gauss to 962 gauss, and X
The -Z plane uniformity shows a result further improved to 103.23 ppm, and the YZ plane has the same result as before because there is no design change.

【0066】一方、本発明でポールフェース16,18
の各縁にシミングプレート20,22を設置して前記の
ような磁場の均一度向上を実現して向上した均一度を検
証するため、シミングプレート20,22を設置してい
ない磁石箱の磁場強さと均一度を有限要素解釈によって
分析し、分析の使用した磁石箱の規格は表2をそのまま
使用した。
On the other hand, according to the present invention, the pole faces 16, 18
In order to verify the improved uniformity by realizing the above-described improvement of the uniformity of the magnetic field by installing the shimming plates 20 and 22 on each edge of the magnetic field of the magnet box without the shimming plates 20 and 22, The homogeneity was analyzed by finite element interpretation, and Table 2 was used as it was for the specification of the magnet box used in the analysis.

【0067】上記分析によって計算した磁場の強さと均
一度をシミングプレート20,22を設置した場合と設
置していない場合を比較すると表4の通りで、シミング
プレート20,22を設置する場合、磁場の均一度は周
期的に向上するが、磁場の強さは相当部分減少するのが
見られる。
Table 4 shows a comparison between the case where the shimming plates 20 and 22 are installed and the case where the shimming plates 20 and 22 are not installed. Is periodically improved, but the strength of the magnetic field is seen to decrease considerably.

【0068】[0068]

【表4】 [Table 4] .

【0069】すなわち、シミングプレート20,22設
置に因して減少した磁場の強さを増加せしめるために
は、永久磁石6,8の厚さ(e)、長さ(l)または幅
(a)等を変更しなければならないことがわかる。
That is, in order to increase the strength of the magnetic field reduced due to the installation of the shimming plates 20 and 22, the thickness (e), length (l) or width (a) of the permanent magnets 6 and 8 must be increased. It is understood that the user needs to change the information.

【0070】本発明では磁場の均一度に対して影響を最
小化しながら磁場の強さを補償するように永久磁石の厚
さ(e)を順次的に増しながら磁場の強さを変化したの
で、変化による結果値は表5の通りであり、永久磁石
6,8の厚さを10%(7.6mm)増してシミングプ
レート20,22が無いときの磁場の強さに近接した磁
石箱を設計することができる。
In the present invention, since the thickness (e) of the permanent magnet is sequentially increased so as to compensate for the strength of the magnetic field while minimizing the influence on the uniformity of the magnetic field, the strength of the magnetic field is changed. Table 5 shows the results of the changes. The thickness of the permanent magnets 6, 8 was increased by 10% (7.6 mm) to design a magnet box close to the strength of the magnetic field without the shimming plates 20, 22. can do.

【0071】[0071]

【表5】 [Table 5] .

【0072】本発明で使用したシミングプレート20,
22とコーナースチール24の効果は、同じ均一度の磁
石箱をこのような構造物20,22,24無しに設計し
たものと比較すると一層顕著である。
The shimming plate 20 used in the present invention,
The effect of 22 and corner steel 24 is even more pronounced when compared to a magnet box of the same uniformity designed without such structures 20,22,24.

【0073】すなわち、永久磁石6,8の均一度を向上
させるためにシミングプレート20,22とコーナース
チール24なしに永久磁石の幅(a)と長さ(i)を各
々50%、100%に増加させて有限要素分析を遂行し
た結果は表6の通りである。
That is, in order to improve the uniformity of the permanent magnets 6, 8, the width (a) and the length (i) of the permanent magnets are reduced to 50% and 100%, respectively, without using the shimming plates 20, 22 and the corner steel 24. Table 6 shows the results of performing the finite element analysis while increasing the number.

【0074】[0074]

【表6】 [Table 6] .

【0075】上記表6により、永久磁石6,8の幅と長
さを各々50%、100%増加するならば均一度は相当
に向上するが、磁場の強さを急激に減少することを確認
することができる。
From the above Table 6, it is confirmed that the uniformity is considerably improved if the width and the length of the permanent magnets 6 and 8 are increased by 50% and 100%, respectively, but the intensity of the magnetic field is sharply reduced. can do.

【0076】また、永久磁石の幅と長さを1.5倍に増
加した場合、本発明で提示した磁場の強さと同じ磁場の
強さを得ることができ、均一度はそれよりも良くない性
能を示しており、2倍に増加させた場合、磁場の均一度
はX−Z平面の場合、本発明とほぼ同じ性能を示すが、
磁場の強さが112ガウス減少してY−Z平面の均一度
は本発明に到達できないことが分かり、減少した磁場の
強さを補償するため、シミングプレート20,22とコ
ーナースチール24なしで永久磁石6,8の厚さを増加
してみた結果は表7の通りである。
When the width and length of the permanent magnet are increased by 1.5 times, the same magnetic field strength as that proposed in the present invention can be obtained, and the uniformity is not better. The performance is shown, and when it is increased by a factor of 2, the uniformity of the magnetic field shows almost the same performance as that of the present invention in the case of the XZ plane.
It can be seen that the magnetic field strength is reduced by 112 gauss and the uniformity of the YZ plane cannot reach the present invention. To compensate for the reduced magnetic field strength, the permanent magnet without the shimming plates 20 and 22 and the corner steel 24 is used. Table 7 shows the results of increasing the thicknesses of the magnets 6 and 8.

【0077】[0077]

【表7】 [Table 7] .

【0078】すなわち、シミングプレート20,22と
コーナースチール24なしで4倍以上の永久磁石材料を
さらに使用しても、所望の磁場の強さと均一度を示すセ
ンサの設計が不可能であるが、本発明では約20%の永
久磁石材料とシミングプレート20,22とコーナース
チール24のため、軟性磁性体を追加することで所望の
磁場の強さと均一度を示すセンサ2の設計が可能であ
る。
In other words, it is impossible to design a sensor exhibiting a desired magnetic field strength and uniformity by further using a permanent magnet material four times or more without the shimming plates 20 and 22 and the corner steel 24. In the present invention, about 20% of the permanent magnet material, the shimming plates 20 and 22, and the corner steel 24, the addition of a soft magnetic material makes it possible to design the sensor 2 exhibiting a desired magnetic field strength and uniformity.

【0079】また、永久磁石の大きさを増加させる場
合、センサの体積と重量が増加して空間と設置上制約を
受けるが、そのような問題点も合わせて解決できる。
Further, when the size of the permanent magnet is increased, the volume and weight of the sensor are increased and the space and installation are restricted, but such a problem can also be solved.

【0080】本発明センサ2の実験結果を総合するため
にシミングプレート20,22とコーナースチール24
を使用した場合と使用しない場合に、両者間のほぼ同じ
磁場の強さと均一度を持つセンサを比較した結果は表8
のようになった。
For synthesizing the experimental results of the sensor 2 of the present invention, shimming plates 20 and 22 and corner steel 24 were used.
Table 8 shows a comparison of sensors having substantially the same magnetic field strength and uniformity between the case where the sensor is used and the case where the sensor is not used.
It became like.

【0081】[0081]

【表8】 [Table 8] .

【0082】上記表8で見ると、シミンクプレート2
0,22とコーナースチール24を使用しない場合は、
これら構造物20,22,24を使用した場合と比して
永久磁石の厚さは40.9%、永久磁石の幅と長さは各
々100%毎大きく増加して、約6倍の材料を使用しな
ければならないことがわかる。本発明ではセンサ2内に
構造物20,22,24を使用することにより、1/6
の材料で所望の磁場の強さと均一度を得ることができ、
それにつれて重量と体積を大きく減ずることができる。
Looking at Table 8 above, it can be seen that the mink plate 2
When not using 0,22 and corner steel 24,
The thickness of the permanent magnet is increased by 40.9% and the width and the length of the permanent magnet are increased by 100% each compared with the case where these structures 20, 22, 24 are used. It turns out that you have to use it. In the present invention, by using the structures 20, 22, 24 in the sensor 2, 1/6
The desired magnetic field strength and uniformity can be obtained with the material of
The weight and volume can be greatly reduced accordingly.

【0083】一方、本発明センサ2の空極10は15
2.4mmであるので、空極10内に設置されるRF/
感知コイル34の最大外径は約150mm以内である。
上記RF/感知コイル34の磁場均一度は全体送受信信
号の伝達特性を決定するので、共振信号の入感度と入感
信号の減衰が無く、磁場が均一になるように製作しなけ
ればならない。
On the other hand, the air pole 10 of the sensor 2 of the present invention is 15
Since it is 2.4 mm, RF /
The maximum outer diameter of the sensing coil 34 is within about 150 mm.
Since the uniformity of the magnetic field of the RF / sensing coil 34 determines the transmission characteristics of the entire transmission / reception signal, the RF / sensing coil 34 must be manufactured so that the input sensitivity of the resonance signal and the input signal are not attenuated and the magnetic field is uniform.

【0084】また、磁場の発生方向が永久磁石6,8の
磁束方向であるZ軸と垂直になるように設計し、また設
置しなければならず、空極10内に設置するエアコイル
であり、だれるのを防止する要求がなされるので、電気
伝導度が優秀で硬質でありながら比較的太い導線、例え
ば銅線またはアルミニウムのような導電線を使用する。
Further, the air coil must be designed and installed so that the direction of generation of the magnetic field is perpendicular to the Z axis which is the direction of the magnetic flux of the permanent magnets 6 and 8. Because of the demands to prevent sagging, use is made of a relatively thick but hard conductor having good electrical conductivity, for example a conductive wire such as copper or aluminum.

【0085】図9にRF/感知コイル34の断面を示
す。均一な磁場強度を得て、また、共鳴信号の入感度向
上と信号減衰防止のため、コイル間の間隔を同じ間隔に
して均一にして、その間隔はコイル34直径の1〜2倍
程度に離隔して、自己静電用量(self capacitance)が
誘導されないようにするのが望ましい。
FIG. 9 shows a cross section of the RF / sense coil 34. In order to obtain a uniform magnetic field strength, and to improve the sensitivity of the resonance signal and prevent signal attenuation, the intervals between the coils are made equal and uniform, and the intervals are separated by about 1 to 2 times the diameter of the coil 34. Thus, it is desirable that the self capacitance is not induced.

【0086】上記RF/感知コイル34は高周波パルス
信号(高周波交流信号)を受けて試料に磁場を形成して
核磁気共鳴を発生し、また核磁気共鳴のため弛緩した試
料の共鳴信号を感知(受信)する。
The RF / sensing coil 34 receives a high-frequency pulse signal (high-frequency AC signal), forms a magnetic field in the sample, generates nuclear magnetic resonance, and senses a resonance signal of the sample relaxed due to nuclear magnetic resonance ( Receive).

【0087】上記RF/感知コイル34は試料に高周波
パルス信号を印加するコイルと試料の弛緩共鳴信号を感
知するコイルに分離構成して送受信機能を各々該当させ
ることができるが、高周波パルス信号送信のときには共
鳴信号の受信が不可能であり、共鳴信号の受信の時には
高周波パルス信号の送信が現実的に不可であり、設置上
の困難と制約があり、本発明では単一のRF/感知コイ
ル34にて送受信機能を兼ねることができる。
The RF / sensing coil 34 can be divided into a coil for applying a high-frequency pulse signal to the sample and a coil for sensing the relaxation resonance signal of the sample, and can have transmission and reception functions, respectively. Sometimes it is impossible to receive a resonance signal, and when a resonance signal is received, it is practically impossible to transmit a high-frequency pulse signal, and there are difficulties and limitations in installation. Can also serve as a transmission / reception function.

【0088】本発明に使用したRF/感知コイル34
は、断面の半径が2.54mmである銅線を使用して空
間の半径が60mmになるように巻き、銅線の間隔は断
面半径の1.5倍である3.81mmにして全体の巻き
回数を14回にしたもので、この場合、式(3)によっ
てコイル34のインダクタンス(L)は7.6μHと算
出された。
The RF / Sensing Coil 34 Used in the Present Invention
Is wound using a copper wire having a cross-section radius of 2.54 mm so that the space has a radius of 60 mm. The interval between the copper wires is set to 3.81 mm, which is 1.5 times the cross-section radius, and the entire winding is performed. The number of times was set to 14, and in this case, the inductance (L) of the coil 34 was calculated to be 7.6 μH according to the equation (3).

【0089】[0089]

【数4】 ここでコイルの長さであるLgを910mmとし、コイ
ル内部空間の断面積であるAを約11.204mm2
して、空気中の誘過率(permeability offreespace )
であるμを4π10−7wb/mAにして求めた値をイ
ンピーダンス測定器(LCR meter)によって検証した
結果、120Hzのとき7.9μHであり、1kHzの
時は7.7μHになった。理論的には、L値は周波数と
は無関係な値であるが、周波数が増加すればするほどL
値が指数的に減少する傾向を見せる。
(Equation 4) Here, the coil length Lg is set to 910 mm, the cross-sectional area A of the coil internal space is set to about 11.204 mm 2 , and the permeability in free air (permeability of freespace) is set.
As a result of verifying a value obtained by setting μ as 4π10−7 wb / mA with an impedance measuring device (LCR meter), the value was 7.9 μH at 120 Hz and 7.7 μH at 1 kHz. Theoretically, the L value is independent of the frequency, but as the frequency increases, the L value increases.
The value tends to decrease exponentially.

【0090】本発明で空極10を152.4mmにし、
永久磁石6,8の磁場強さを965ガウスに設定した場
合、共鳴信号を得るための高周波信号は、式(4)によ
って4.1MHzに算出された。
In the present invention, the air pole 10 is set to 152.4 mm,
When the magnetic field strength of the permanent magnets 6 and 8 was set to 965 Gauss, the high-frequency signal for obtaining the resonance signal was calculated to 4.1 MHz by the equation (4).

【0091】[0091]

【数5】 (Equation 5) .

【0092】4.1MHzに同調する回路を構成するた
め、RH/感知コイル34内で発生する磁場の強さを算
出しなければならず、算出式は式(5)の通りである。
In order to construct a circuit tuned to 4.1 MHz, the strength of the magnetic field generated in the RH / sensing coil 34 must be calculated, and the calculation formula is as shown in equation (5).

【0093】[0093]

【数6】 (Equation 6) .

【0094】永久磁石6,8によって磁気化した試料
(サンプル)から共鳴信号を得るために、4.1MHz
に変する弱い磁場B1 をRF/感知コイル34を通じて
永久磁石6,8の磁場B0 と直角方向に形成せしめてB
1 磁場をかけることで、試料のベクタM0 がZ軸からX
−Y平面に傾くので、傾いた程度θは式(6)から得ら
れる。
To obtain a resonance signal from a sample (sample) magnetized by the permanent magnets 6, 8, 4.1 MHz
A weak magnetic field B 1 is formed in a direction perpendicular to the magnetic field B 0 of the permanent magnets 6 and 8 through the RF / sensing coil 34 so that B
By applying one magnetic field, the vector M 0 of the sample becomes X from the Z axis.
Since the inclination is to the −Y plane, the inclination degree θ can be obtained from Expression (6).

【0095】[0095]

【数7】 (Equation 7) .

【0096】一方、RF/感知コイル34から核磁気共
鳴に必要な磁場強さB1 を得るためには、RF/感知コ
イル34に充分な電流を印加することができるようにす
るので、RF/感知コイル34に印加する高周波パルス
信号は高周波場(RF field)を形成する充分な強さに
増幅する。
On the other hand, in order to obtain a magnetic field intensity B 1 required for nuclear magnetic resonance from the RF / sensing coil 34, a sufficient current can be applied to the RF / sensing coil 34. The high frequency pulse signal applied to the sensing coil 34 is amplified to a strength sufficient to form a high frequency field (RF field).

【0097】上記でRF/感知コイル34にて印加する
電力P=I2 Rに、Iは電流でRはコイル34と導線を
包含した全体のインピーダンスであり、増幅器を通じて
数百w〜数kwまで増幅しなければならない。
In the above, the power P applied to the RF / sensing coil 34 is P = I 2 R, I is the current, and R is the total impedance including the coil 34 and the conducting wire. Must be amplified.

【0098】また、本発明センサ2の空極10が15
2.4mmであり、磁場の強さが965ガウスである場
合、共鳴信号を得るために高周波パルス信号の周波数は
4.1MHzに算出するのは前述した通りで、RF/感
知コイル34を4.1MHzに共振させるため、共振回
路は図7と同じ抵抗(R)−可変キャパシティー(AV
C)RF/感知コイル34を直列接続して直列共振回路
を構成する。前記直列共振回路で理想的に誘導する理論
式は表9の通りである。
The air pole 10 of the sensor 2 of the present invention is 15
When the magnetic field strength is 2.4 mm and the strength of the magnetic field is 965 gauss, the frequency of the high frequency pulse signal is calculated to be 4.1 MHz in order to obtain a resonance signal, as described above. In order to resonate at 1 MHz, the resonance circuit has the same resistance (R) -variable capacity (AV
C) The series resonance circuit is formed by connecting the RF / sensing coils 34 in series. Table 9 shows theoretical formulas ideally induced by the series resonance circuit.

【0099】[0099]

【表9】 [Table 9] .

【0100】図11は本発明の測定装置の回路ブロック
図である。本装置の制御を担当して共鳴信号を分析する
コンピュータ46に送受信動作周期(duty cycle)を断
続するパルスプログラマー48を接続する。
FIG. 11 is a circuit block diagram of the measuring apparatus of the present invention. A pulse programmer 48 for intermittently transmitting and receiving a duty cycle is connected to a computer 46 which controls the apparatus and analyzes a resonance signal.

【0101】上記送受信動作周期は、10μs程度の
“H”パルスと100ms程度の“L”パルスに送信時
間が決定し、信号の“H”期間の間送信部が動作して
4.1Mzの高周波交流信号が発生及び増幅した後、R
F感知コイル34に印加して核磁気共鳴が発生し、信号
の“L”期間の間、試料の共鳴信号がRF/感知コイル
34に入感して検波した後、信号処理されて所望の水分
共鳴信号が得られ、送受信動作周期は試料の対象や目的
とする信号にしたがって適切に異なった事をするのも勿
論である。
The transmission / reception operation cycle is determined by a transmission time of an “H” pulse of about 10 μs and an “L” pulse of about 100 ms, and the transmission unit operates during the “H” period of the signal to operate at a high frequency of 4.1 Mz. After the AC signal is generated and amplified, R
Nuclear magnetic resonance is generated by applying the signal to the F sensing coil 34, and during the "L" period of the signal, a resonance signal of the sample is sensed by the RF / sensing coil 34 and detected. Obviously, a resonance signal is obtained, and the transmission / reception operation cycle appropriately varies depending on the target of the sample and the target signal.

【0102】パルスプログレマー48の出力に高周波ス
イッチング部(RF switching部:50)を接続し、パルス
プログラマー48の動作周期が“H”期間の間、4.1
MHzの高周波パルス信号を発生させて、高周波スイッ
チング部50出力に高周波電力増幅器52を接続して、
RF/感知コイル34を通じて核磁気共鳴に必要な充分
な大きさの磁場B1が発生する様に4.1MHz高周波
パルス信号を増幅する。
A high-frequency switching unit (RF switching unit: 50) is connected to the output of the pulse programmer 48, and the operation cycle of the pulse programmer 48 is "H" while the operation period is 4.1.
A high-frequency power amplifier 52 is connected to the output of the high-frequency switching unit 50 by generating a high-frequency pulse signal of MHz.
The 4.1 MHz high frequency pulse signal is amplified through the RF / sensing coil 34 so as to generate a magnetic field B1 having a sufficient magnitude required for nuclear magnetic resonance.

【0103】高周波電力増幅器52の出力に送受転換器
(T/R switch 又はduplexer:42)を接続してRF/感知コ
イル34を接続する。
A transmission / reception converter is connected to the output of the high-frequency power amplifier 52.
(T / R switch or duplexer: 42) to connect the RF / sensing coil 34.

【0104】送受転換器42の一端には前置増器(Pream
plifier:54) を接続してRF/感知コイル34から入感
する共鳴信号を低雑音増幅するようにする。
At one end of the transmission / reception converter 42, a preamplifier (Pream
plifier: 54) to amplify the resonance signal sensed from the RF / sensing coil 34 with low noise.

【0105】上記低雑音前置増幅器54は、RF/感知
コイル34から入力する共鳴信号が数μvと微弱なの
で、信号中の不必要な雑音の増幅を抑制し、共鳴信号は
大きい信号に増幅して、信号処理の為前段として特に主
要な回路と言える。
The low noise preamplifier 54 suppresses the amplification of unnecessary noise in the signal because the resonance signal input from the RF / sense coil 34 is as weak as several μv, and the resonance signal is amplified to a large signal. Therefore, it can be said that it is a main circuit particularly as a preceding stage for signal processing.

【0106】前置増幅器45が増幅した信号は、共鳴信
号と4.1MHzの搬送波が混合した信号であるので、
前置増幅器54の出力に受信及び検波部56を接続して
混合信号中必要信号である数KHzの純粋水分共鳴信号
を得るようにする。
Since the signal amplified by the preamplifier 45 is a signal obtained by mixing a resonance signal and a carrier of 4.1 MHz,
A reception and detection unit 56 is connected to the output of the preamplifier 54 to obtain a pure water resonance signal of several KHz, which is a necessary signal in the mixed signal.

【0107】受信及び検波部56の出力にデジタルオシ
ロスコープ(digital oscilloscope:58)を接続して信号
処理した純粋水分共鳴信号を表示する。
A digital oscilloscope (58) is connected to the output of the receiving and detecting unit 56 to display a pure water resonance signal subjected to signal processing.

【0108】受信と検波部の一端には高周波スイッチン
グ部50を接続して受信した信号中4.1MHz搬送波
信号を除去する為に、4.1MHzの基準周波数を入力
せしめ、又受信及び検波部56の一端にパルスプログラ
マー48を接続して送信状態の時受信部の動作が遮断し
て保護できる様にする。
A high-frequency switching unit 50 is connected to one end of the reception and detection unit, and a 4.1 MHz reference frequency is input to remove the 4.1 MHz carrier signal from the received signal. A pulse programmer 48 is connected to one end of the terminal so that the operation of the receiving unit is interrupted and protected in the transmission state.

【0109】上記オシロスコープ58はディジタイザー
(digitizer:60)が内蔵されてアナログ形態に入力する
純粋水分共鳴信号をデジタル信号に変換してデジタル的
なX−Y座表を検出した後、映像表示器62を通じてX
−Y座表情報として映像出力する。
The oscilloscope 58 is a digitizer.
(digitizer: 60) is built in and converts a pure moisture resonance signal inputted in an analog form into a digital signal to detect a digital XY coordinate table.
-Output video as Y coordinate information.

【0110】またコンピュータ46には上記ディジタイ
ザー60を接続して、コンピュータが認識する事ができ
るデジタル信号に変換した純粋水分共鳴信号が入力され
るようにしてコンピュータ上で信号の分析と信号処理を
行う事ができる様にする。
The digitizer 60 is connected to the computer 46 so that a pure moisture resonance signal converted to a digital signal that can be recognized by the computer is input to perform signal analysis and signal processing on the computer. So that you can do it.

【0111】またコンピュータ46の信号出力部に受信
及び検波部56を接続して、コンピュータ46が分析及
び処理した信号がオシロスコープ58だけでなくコンピ
ュータ46に別途接続したモニタ及びプリントのような
出力装置を通じても出力する。
A receiving and detecting section 56 is connected to a signal output section of the computer 46 so that the signal analyzed and processed by the computer 46 can be output not only through the oscilloscope 58 but also through an output device such as a monitor and a print separately connected to the computer 46. Is also output.

【0112】本発明はコンピュータ46によって全体の
システムが制御できる構造である。コンピュータプログ
ラムによって発生する高周波パルス信号は、10μs程
度のパルス幅と100msの遅延時間を持ち、全体シス
テムはこれを満足させる送受信費(Duty cycle)を持たね
ばならず、信号対雑音比値を高くする為、幾多の反復し
た共鳴信号を作る事ができる様にしなければならない。
The present invention has a structure in which the entire system can be controlled by the computer 46. The high frequency pulse signal generated by the computer program has a pulse width of about 10 μs and a delay time of 100 ms, and the entire system must have a transmission / reception cost (Duty cycle) that satisfies the pulse width and increase the signal-to-noise ratio value. Therefore, it must be possible to generate a number of repetitive resonance signals.

【0113】パルスプログラマーで48ゲート信号を発
生して高周波スイッチング部50に送ると、高周波回路
ではパルスプログラマー48でのゲート信号と4.1M
Hzのラモ歳差(Larmor Precession) 周波数をゲート信
号と混合して信号を発生する。
When a 48 pulse signal is generated by the pulse programmer and sent to the high frequency switching section 50, the high frequency circuit receives the gate signal from the pulse programmer 48 and the 4.1M signal.
The Larmor Precession frequency in Hz is mixed with the gate signal to generate a signal.

【0114】すなわち、4.1MHzの正弦波をゲート
信号がある間だけ発生させる。パルスプログラマー48
はただ一定な幅を持つパルスを作り出し、この信号は高
周波スイッチング部50から2個の信号が発生するので
ゲート信号と4.1MHzの高周波信号である。
That is, a sine wave of 4.1 MHz is generated only while the gate signal is present. Pulse programmer 48
Simply produces a pulse having a constant width, and this signal is a gate signal and a 4.1 MHz high-frequency signal because two signals are generated from the high-frequency switching unit 50.

【0115】高周波スイッチング部50から出た信号の
出力は数ワット以内であり、この信号は高周波場(RF fi
eld)を形成する事ができないので信号の出力は増幅しな
ければならない。この機能を担当する部分が高周波電力
増幅器52である。増幅された信号は平均800〜10
00ワットの信号になる。増幅した信号は静磁気場(sta
tic magnetic field) に置かれたサンプルに静磁気場と
直角である磁気場を形成する高周波場を形成するため、
RF/感知コイル34にはいる。
The output of the signal output from the high-frequency switching unit 50 is within several watts, and this signal is output in a high-frequency field (RF fi
Since the eld) cannot be formed, the output of the signal must be amplified. The part in charge of this function is the high-frequency power amplifier 52. The amplified signal averages 800 to 10
It becomes a signal of 00 watts. The amplified signal is a static magnetic field (sta
tic magnetic field) to form a high-frequency field that forms a magnetic field that is perpendicular to the static magnetic field,
Enter the RF / sense coil 34.

【0116】従来のNMR試験装置は、この信号をRF
/感知コイル34に送る部分と共鳴信号を感知する部分
が別にあったので、サンプルに信号を送るのと受けるの
との2つの装置が必要であったが、本発明で使用したR
F/感知コイル34は高周波場信号を送り、さらに共鳴
信号を受ける事ができるようにしたので、装置が単純化
された。
A conventional NMR test apparatus converts this signal into an RF signal.
Since there was a separate part for sending to the sensing coil 34 and a part for sensing the resonance signal, two devices for sending and receiving signals to the sample were required.
Since the F / sensing coil 34 can transmit a high-frequency field signal and receive a resonance signal, the apparatus is simplified.

【0117】したがって、高周波電力増幅器52から作
られた高周波パルス信号をRF/感知コイル34で送
り、さらに共鳴信号を分離して受ける事ができる装置が
なければならず、この装置が送受転換器である。上記送
受転換器42は自身に内蔵されたダンピング(Damping)
回路を利用して高周波信号の次に連続的に出る共鳴に依
る信号だけ分離して得なければならない。
Therefore, there must be a device capable of transmitting the high-frequency pulse signal generated from the high-frequency power amplifier 52 by the RF / sensing coil 34 and separating and receiving the resonance signal. is there. The transmission / reception converter 42 has a built-in damping (Damping).
The circuit must be used to separate and obtain only the signal due to the next successive resonance following the high frequency signal.

【0118】共鳴信号が伝達した後サンプルに発生した
信号は、RF/感知コイル34で感知し、この信号は送
受転換器42に伝達する。送受転換器42から出た信号
は、前置増幅器54に入力される。RF/感知コイル3
に入力される信号の強度は数μv以内の弱い信号であ
り、前置増幅器54を通じて数十mボルトまで増幅す
る。
The signal generated in the sample after the transmission of the resonance signal is sensed by the RF / sensing coil 34, and this signal is transmitted to the duplexer 42. The signal output from the duplexer 42 is input to a preamplifier 54. RF / sensing coil 3
Are weak signals within several μv, and are amplified to several tens mV through the preamplifier 54.

【0119】前置増幅器54から増幅した信号は、RF
/感知コイル34に印加した4.1MHzの高周波パル
ス信号とサンプル共鳴信号が混合した信号であるので、
受信及び検波部56から4.1MHzの信号を分離して
除去した後、純粋な共鳴信号だけ得る。
The signal amplified from the preamplifier 54 is RF
/ Since the signal is a mixture of the 4.1 MHz high frequency pulse signal applied to the sensing coil 34 and the sample resonance signal,
After separating and removing the 4.1 MHz signal from the reception and detection unit 56, only a pure resonance signal is obtained.

【0120】上記で得た信号はアナログ信号であるので
ディジタイザー60を利用してコンピュータ46が認識
する事ができるディジタイザー信号に変換しなければな
らない。
Since the signal obtained above is an analog signal, it must be converted to a digitizer signal that can be recognized by the computer 46 using the digitizer 60.

【0121】上記ディジタイザー60は信号分析の為最
終的に発生する周波数の2倍以上のサンプリング率(sam
pling Rate) を持っているならば満足であり、普通数M
Hz以内のサンプリング率を持つディジタイザーが使用
される。
The digitizer 60 has a sampling rate (sam) of twice or more the frequency finally generated for signal analysis.
pling Rate) is satisfactory, and usually a few M
A digitizer with a sampling rate within Hz is used.

【0122】本発明で使用した信号発生方法は、図12
の様に共鳴信号を正しく利用するFID(Free Inductio
n Decay)信号を使用した。すなわち上記で説明した様に
パルスプログラマー48から発生させるゲート信号の幅
を一定に固定させた後、幅が終る以後から信号を感知す
る方式であり、信号の幅は水素核の電磁達が静磁気場と
一定な角(普通60°〜90°)を成す為必要な時間で
ある。
The signal generation method used in the present invention is shown in FIG.
FID (Free Inductio
n Decay) signal. That is, as described above, after the width of the gate signal generated from the pulse programmer 48 is fixed, the signal is sensed after the end of the width. This is the time required to make a constant angle (usually 60 ° -90 °) with the field.

【0123】FIDでは普通90°をなすよう信号を発
生させて、サンプルに対して信号を得るが、実際の実験
においては40°〜90°の傾きを持つようにした後発
生した信号を得たので60°以内の時最も信号分析が容
易であった。本発明で60°の傾きを持つようにパルス
幅を6.5μsにし、パルスとパルス間の遅延時間は1
00msにした。
In the FID, a signal is normally generated so as to form 90 °, and a signal is obtained for the sample. However, in an actual experiment, a signal generated after having a slope of 40 ° to 90 ° was obtained. Therefore, signal analysis was easiest when the angle was within 60 °. In the present invention, the pulse width is set to 6.5 μs so as to have a slope of 60 °, and the delay time between pulses is 1
00 ms.

【0124】この様に構成した本発明を利用して農産物
の含水率と果物の糖度を測定した実験例とその結果は次
の通りである。
Experimental examples and results of measuring the water content of agricultural products and the sugar content of fruits using the present invention thus constituted are as follows.

【0125】実験例1:稲の含水率測定 サンプル製作 稲の花成品種を含水率を異にして10個のサンプルを準
備した。製作方法は次の通りである。空気を遮断した袋
又は瓶の様な容器に水分を加えた後、40℃の密閉した
空間で7日間貯蔵して稲が徐々に水分を吸収するように
して稲の全体的な含水率が均一になるようにする。容器
から採取したサンプルはデシケートの様な器具を利用し
て穀粒に吸収された水分を除去する。
Experimental Example 1: Measurement of moisture content of rice Sample preparation Ten samples were prepared from flowering varieties of rice with different moisture content. The manufacturing method is as follows. After adding water to a container such as a bag or bottle that is shut off from air, store it in a closed space at 40 ° C for 7 days so that the rice gradually absorbs water and the overall moisture content of the rice is uniform. So that Samples taken from the container are removed using a device such as a dessicate to remove moisture absorbed by the grains.

【0126】本実施例では約1時間ぐらい新聞紙上に穀
粒のサンプルを広げて穀粒に吸収した水分を除去した。
デシケータからサンプルを出した後、30mmの試験管
に入れサンプルを製作するが、入れる時サンプルの量が
一定になる様力を加えないで自然的に入れる。
In this example, a grain sample was spread on newspaper for about one hour to remove water absorbed by the grain.
After the sample is taken out of the desiccator, the sample is placed in a 30 mm test tube, and the sample is naturally put without applying force so that the amount of the sample becomes constant.

【0127】サンプルを製作して同時に各サンプルの含
水率を測定する為、105℃温度下で5時間の間乾燥を
実施して、既存の抵抗式簡易測定器とオブン法にて測定
した各サンプルの含水率は表10の通りである。
To prepare the samples and simultaneously measure the water content of each sample, the sample was dried at a temperature of 105 ° C. for 5 hours. Are as shown in Table 10.

【0128】[0128]

【表10】 [Table 10] .

【0129】測定した結果の値が多く異なって表われた
ので、これら簡易測定器が持つ誤差と合わせて、稲から
完全に除去されなかった水分の影響による誤差と考えら
れる。
Since the values of the measured results are different from each other, it is considered that the errors are caused by the influence of water that is not completely removed from the rice, together with the errors of these simple measuring instruments.

【0130】一方、上記の過程で製作したサンプルを本
発明のNMR装置を利用して水分共鳴信号を得、各2回
毎データを得て機器の作動性を検証した。先に全体シス
テムを稼動(ON)した後、同調回路を4.1MHzに
合わせる為真空可変コンデンサ(AVC)を調整して同
調させた後水分共鳴信号を得た。
On the other hand, the samples produced in the above process were used to obtain a water resonance signal using the NMR apparatus of the present invention, and data was obtained every two times to verify the operability of the apparatus. After the entire system was first operated (ON), the tuning circuit was adjusted to adjust the tuning circuit to 4.1 MHz by tuning the vacuum variable capacitor (AVC), and then a moisture resonance signal was obtained.

【0131】 信号獲得 水分共鳴を通じて得た信号は図13の通りで、これは2
0.4%の含水率を持つサンプルから得たデータで図面
で見る如く得た信号をそのまま使用する事ができず、信
号処理してエンベロップ(Envelope)を求めなければなら
ない。図14は上記図13のデータを求めたエンベロッ
プ波形図であり、図14,15,16は含水率が異なる
6個の稲サンプルから得たエンベロップ波形図である。
Signal Acquisition The signal obtained through moisture resonance is shown in FIG.
As shown in the drawing, data obtained from a sample having a moisture content of 0.4% cannot be used as it is, and the signal must be processed to obtain an envelope. FIG. 14 is an envelope waveform chart obtained from the data shown in FIG. 13, and FIGS. 14, 15, and 16 are envelope waveform charts obtained from six rice samples having different moisture contents.

【0132】図17は含水率と最大値の相関関係を表わ
した図面で、決定係数は0.904に表われた。図19
は最大値以後の4個点の算術合計と含水率との関係を表
わし、決定係数は0.947である。
FIG. 17 is a drawing showing the correlation between the water content and the maximum value. The coefficient of determination was 0.904. FIG.
Represents the relationship between the arithmetic sum of the four points after the maximum value and the water content, and the coefficient of determination is 0.947.

【0133】 結果分析 上記図17,18,19はFID(Free Induction Deca
y):磁気誘導減衰信号)最大値以後の強度の算術合計と
含水率の相関関係を求めたもので、各々の決定係数R2
は0.904,0.942,0.947であり、この様
な決定係数は周辺の雑音と測定誤差を考慮する時、相当
に良い相関関係を表わしている事がわかる。
Results Analysis FIGS. 17, 18, and 19 show FID (Free Induction Deca).
y): magnetic induction attenuation signal) The correlation between the arithmetic sum of the intensity after the maximum value and the water content is obtained, and each coefficient of determination R 2
Are 0.904, 0.942 and 0.947, and it can be seen that such a coefficient of determination shows a fairly good correlation when considering surrounding noise and measurement errors.

【0134】上記の様な結果にもとずいて、比較的簡単
な方法によって、連続的に農産物の含水率を測定する事
ができた。
Based on the above results, the water content of agricultural products could be continuously measured by a relatively simple method.

【0135】実施例2:果物の糖度測定 サンプル製作 果菜類は、熟度が増加するにつれて糖類の炭水化物であ
るデンプン(starch)と果糖(Fructose)及びぶどう糖(Glu
cose) の様な単糖類と二糖類であるスクロースに変化し
ながら全体の糖度が増加する。大部分の果菜類は水分が
80〜90%を占めており、単糖類と二糖類の量は普通
10〜20%を占めており、その他若干の繊維質にて構
成されている。通常砂糖と呼ばれているのは、蔗糖(suc
rose) を意味する。
Example 2: Production of a sample for measuring the sugar content of fruits Fruits and vegetables are made of starch (starch), fructose, and glucose (Glu), which are carbohydrates of saccharides as the ripeness increases.
The total sugar content increases while changing to sucrose, which is a monosaccharide and disaccharide such as cose). Most fruits and vegetables comprise 80-90% water, monosaccharides and disaccharides usually make up 10-20%, and are composed of some other fibrous material. Sugar is usually called sugar.
rose).

【0136】蔗糖は単糖類である果糖とぶどう糖の結合
であり、22個の水素原子を持っているのが一般的であ
り、青果物に対する予備実験の為砂糖水サンプル14個
を製作し、砂糖水に対する実験をする前に全体システム
(装置)を最適な共鳴状態に設定する為に使用するグリ
セロール(Glycerol)サンプルを製造した。実験用サンプ
ルは30mm直径のガラス管に同一な質量の蒸留水を準
備して砂糖(実験では純粋なスクロースだけ使用)の質
量を変化させて、糖度が均一に分布する様に調製した。
Sucrose is a bond between fructose and glucose, which are monosaccharides, and generally has 22 hydrogen atoms. For preliminary experiments on fruits and vegetables, 14 sugar water samples were prepared and sugar water was prepared. Glycerol samples were used that were used to set the overall system (device) to optimal resonance prior to performing experiments on. The experimental sample was prepared by distributing the same mass of distilled water in a glass tube having a diameter of 30 mm and changing the mass of sugar (only pure sucrose was used in the experiment) so that the sugar content was uniformly distributed.

【0137】実験で使用した砂糖水に対する糖度は、純
粋な蒸留水3.1%の砂糖水、5.8%の砂糖水、1
7.6%の砂糖水、18.9%の砂糖水、19.7%の
砂糖水、22.2%の砂糖水、22.5%の砂糖水、2
6.8%の砂糖水とグリセロール(glycerol)である。
The sugar content of the sugar water used in the experiment was as follows: pure distilled water, 3.1% sugar water, 5.8% sugar water, 1% sugar water.
7.6% sugar water, 18.9% sugar water, 19.7% sugar water, 22.2% sugar water, 22.5% sugar water, 2
6.8% sugar water and glycerol.

【0138】 グリセロールに依る予備実験 グリセロールに対する実験を先に実行した。全体のシス
テムを稼動(ON)させた後、同調回路4.1MHzに
合わせる為、真空可変コンデンサ(AVC)を調整して
同調させた後信号を得た。
Preliminary experiments with glycerol Experiments on glycerol were performed first. After the whole system was operated (ON), a signal was obtained after adjusting a vacuum variable capacitor (AVC) to tune to a tuning circuit of 4.1 MHz.

【0139】同調に対する確認如否は、周波数カウンタ
(frequency counter) やQメーター(quality factor me
ter)又は定常波検出器の様な測定器で測定する事がで
き、現今の回路に対する最大の信号が出る時同調した事
と見なした。
Whether the tuning is confirmed or not is determined by the frequency counter.
(frequency counter) and Q meter (quality factor me
ter) or a measuring instrument such as a standing wave detector, and was considered tuned when the largest signal for the current circuit appeared.

【0140】実験データを獲得する装備はデジタルオシ
ロスコープ(58:Philips 社のPM3394A型モデル)
を使用し、基準時間(Time Base) を10μsに設定して
8,192個のデータを得て、1.6ms期間のFID
共鳴信号を得た。1回に得た信号は雑音(Noise) に弱い
信号であるので、1個の信号を利用する事ができず、多
数の信号をデジタルオシロスコープ58上で平均した。
平均方式は(7)と同じで以前の信号(old data)に新し
く入力した信号(New Data)の影響を追加する方式を採択
した。
Equipment for acquiring experimental data is a digital oscilloscope (58: Philips PM3394A model)
, The reference time (Time Base) is set to 10 μs, 8,192 data are obtained, and the FID of 1.6 ms period is obtained.
A resonance signal was obtained. Since a signal obtained at one time is a signal weak to noise, one signal could not be used, and a large number of signals were averaged on the digital oscilloscope 58.
The averaging method is the same as that of (7), and adopts a method of adding the influence of the newly input signal (New Data) to the previous signal (old data).

【0141】[0141]

【数8】 (Equation 8) .

【0142】上記で平均因子値は128に設定して信号
をデジタルオシロスコープ58上で加工し、平均するデ
ータの数は50個以上の信号が利用され、平均によって
大部分の雑音は除去する事ができた。
The signal is processed on the digital oscilloscope 58 with the average factor value set to 128, and the number of data to be averaged is 50 or more, and most of the noise can be removed by averaging. did it.

【0143】図20は1.4ms期間のグリセロールに
対する信号で、約40μs以後から表われる事がわか
る。
FIG. 20 shows a signal for glycerol in a period of 1.4 ms, and it can be seen that the signal appears after about 40 μs.

【0144】40μs以前の信号は2部類に分かれるの
で、FIDの為、入力信号(6.5μs)は信号の入力
が遮断した以後RF/感知コイル34がサンプルから誘
導する信号を検出するまでの待機状態の信号である。こ
の待機時間を多数の情報が包含しているので、この時間
を短くしたら全体的なシステム性能が向上する。
Since the signal before 40 μs is divided into two classes, the input signal (6.5 μs) waits until the RF / sense coil 34 detects a signal derived from the sample after the input of the signal is cut off because of the FID. This is a state signal. Since a lot of information includes this waiting time, shortening this time improves overall system performance.

【0145】獲得した信号は指数的に減少して振動する
信号の映像を表わす。この減衰する程度の値が授けられ
た磁場の均一度下で得られるT2 で次の(8)と同じ
く求められる。
The acquired signal represents an image of an oscillating signal that decreases exponentially. Also obtained with the following (8) T 2 values of the degree of the attenuation is obtained in uniformity of a magnetic field that is bestowed.

【0146】[0146]

【数9】 ここでAは出力信号であり、A0 は出力信号の最大値
であり、T2 は物体の固有なる値で、磁気場の均一度に
したがって値が少しずつ違う。この値を分析すると青果
物の糖度や水分を測定する事ができるが、青果物等の様
な水分と糖分等がまぜられている。半固体状態の場合
は、2個以上のT2 値が観察され、永久磁石6,8の磁
場B0 の均一度が高いほど正確なT2 値を測定する事が
できる。
(Equation 9) Here, A is the output signal, A 0 is the maximum value of the output signal, T 2 is a value unique to the object, and the value slightly varies according to the uniformity of the magnetic field. By analyzing this value, the sugar content and water content of the fruits and vegetables can be measured, but the water content and sugar content of the fruits and vegetables are mixed. In the case of the semi-solid state, two or more T 2 values are observed, and the higher the degree of uniformity of the magnetic field B 0 of the permanent magnets 6, 8, the more accurate the T 2 value can be measured.

【0147】上記で得られた信号は時間にしたがって振
動する信号であるので、信号をそのまま使用しないで図
21の様にエンベロップを求めて図面で見る如く、グリ
セロールの信号は初期に減衰が多い形態の様相を表わ
し、800μs以後からは減衰が完了する様相を表わ
し、この現象は800μs以前に大部分の信号が有るの
を意味する。
Since the signal obtained above oscillates with time, the glycerol signal has a large initial attenuation as shown in FIG. 21 without using the signal as it is and obtaining the envelope as shown in FIG. This indicates that the attenuation is completed after 800 μs, which means that most of the signals are present before 800 μs.

【0148】グリセロールに対する実験を通じて意味あ
る信号を得て分析する為には800μs以前の信号を感
知しなければならない事がわかる。だがこの値は、永久
磁石6,8での磁場の均一度を高める事やRF/感知コ
イル34をもっと精密に製作して、信号入感度を高くす
る事とインピーダンスを正確に一致させて800μs以
上延長する事ができる。
It can be seen from the experiment on glycerol that a signal before 800 μs must be sensed in order to obtain and analyze a meaningful signal. However, this value should be 800 μs or more to increase the uniformity of the magnetic field between the permanent magnets 6 and 8 and to make the RF / sensing coil 34 more precise to increase the signal input sensitivity and to accurately match the impedance. Can be extended.

【0149】 砂糖水に対する実験及び分析 グリセロールによって全体システムの環境を設定した
後、14個の砂糖水に対する実験をし、図22,23,
24はグリセロールを包含した6個の砂糖水サンプルに
対するエンベロップをかいたグラフである。
Experiments and Analysis on Sugar Water After setting the environment of the whole system with glycerol, experiments on 14 sugar waters were performed.
24 is a graph showing the envelope of six sugar water samples containing glycerol.

【0150】図22,23,24で見る様に、800μ
s以後では糖度が高いサンプルと低いサンプルが同一な
値に減衰する様相を見せ、純粋な水の減衰は遅い反面に
糖度が高いサンプルは減衰を早くする様相を帯びて純粋
な水のT2 が糖度が高いサンプルよりももっと大きく表
われる。これは糖度が高いサンプルの水素原子は純粋な
水よりもその動きが活発でない事を意味する。
As can be seen from FIGS.
After s, the sample with high sugar content and the sample with low sugar content appear to decay to the same value, and the decay of pure water is slow, while the sample with high sugar content has the appearance of decay faster and the T 2 of pure water is reduced. It appears much larger than a sample with a high sugar content. This means that hydrogen atoms in samples with high sugar content are less active than pure water.

【0151】糖度を易く予測する方法として数多くの簡
単な方法が試された。その例として、砂糖水に関しては
2 を求めないでエンベロップ上の2個の点に対する傾
き度で糖度を予測した。
A number of simple methods have been tried to easily predict the sugar content. As an example, with respect to sugar water predicted sugar content in inclination degree for two points on the envelope without asking the T 2.

【0152】図25は、2個の点に対する傾きと糖度と
の関係を表わし、簡単な方法で線形的なモデルを利用し
て砂糖水に対する糖度を容易に測定する事ができる。
FIG. 25 shows the relationship between the inclination with respect to two points and the sugar content, and the sugar content for sugar water can be easily measured using a linear model by a simple method.

【0153】 青果物に対する実験分析及び結果 実験対象として使用した青果物は表11の通りである。Experimental Analysis and Results for Fruits and Vegetables Fruits and vegetables used as experimental subjects are shown in Table 11.

【0154】[0154]

【表11】 [Table 11] .

【0155】図26は水、リンゴ、キーウイのエンベロ
ップを比較したもので、各々の物体毎に信号様相は異な
って表われ、液体である水は半固体であるリンゴやキー
ウイに比して減衰時間が相対的に長く表われるのを見る
事ができる。
FIG. 26 is a comparison of the envelopes of water, apple and kiwi. The appearance of the signal is different for each object, and the decay time of the liquid water is shorter than that of the semi-solid apple or kiwi. Can be seen to appear relatively long.

【0156】(A)リンゴに対する実験分析及び結果 リンゴサンプル30個を作って質量に対して生ずる偏差
を除去する為、同一な質量(25.5g±0.2g)に
製作し、糖度はデジタル屈折糖度計(モデル名:TRM
−100)にて2回にわたって測定し、糖度値は2個の
値の平均を取った。リンゴサンプルの糖度は10.6%
〜15.9%内にて分布し、糖度分布は次の通りであ
る。10%〜11%:1個、11%〜12%:1個、1
2%〜13%:4個、13%〜14%:5個、14%〜
15%:8個、15%〜16%:11個であり、全体的
果物の糖度は14%〜16%に数多くの果物が分布して
いた。
(A) Experimental analysis and results on apples 30 apple samples were made to have the same mass (25.5 g ± 0.2 g) in order to eliminate the deviation caused by the mass, and the sugar content was digitally refracted. Saccharimeter (Model name: TRM
-100) twice, and the sugar content was averaged from the two values. The sugar content of the apple sample is 10.6%
It is distributed within 1515.9%, and the sugar content distribution is as follows. 10% to 11%: 1 piece, 11% to 12%: 1 piece, 1
2% to 13%: 4 pieces, 13% to 14%: 5 pieces, 14% to
15%: 8 pieces, 15% to 16%: 11 pieces, and the sugar content of the whole fruit was 14% to 16%, and many fruits were distributed.

【0157】リンゴは砂糖水とは異なり半固体状態であ
るので、砂糖水の様な液体サンプルでの信号処理の様に
簡単に2点での傾きを利用しないでエンベロップ、デー
タを直接利用した。
Since apple is in a semi-solid state unlike sugar water, the envelope and data are directly used without using the inclination at two points as easily as in signal processing using a liquid sample such as sugar water.

【0158】20個のデータを利用してエンベロップと
糖度の間に相関性がある係数をさがして作った統計処理
プログラム(SAS)に依る多重線形回帰分析(Multipl
e linear Regression)によって予測モデルを開発した。
18個の係数を使用した時、予測モデルの決定係数R2
=0.931であった。だが開発した多重線形回帰モデ
ルを利用して残りの10個のサンプルに対して糖度を検
証した結果は図28の通りで、標準偏差値が2.4%程
度に10%〜16%の糖度範囲を持つリンゴの場合には
この様な方法を利用して糖度を測定して等級を決定する
ならば2等級に分類するのもむずかしいので、この様な
統計処理プログラム(SAS)を利用する糖度予測は適
合でないという結論を得た。
A multi-linear regression analysis (Multipl) based on a statistical processing program (SAS) created by using 20 data to find a coefficient having a correlation between the envelope and the sugar content.
e linear regression) to develop a predictive model.
When using 18 coefficients, the coefficient of determination R 2 of the prediction model
= 0.931. However, the results obtained by verifying the sugar content of the remaining 10 samples using the developed multiple linear regression model are shown in FIG. 28. The standard deviation value is about 2.4%, and the sugar content range is 10% to 16%. In the case of an apple having a sugar content, it is difficult to classify the apple into a second grade if the sugar content is measured using such a method and the grade is determined. Therefore, the sugar content prediction using such a statistical processing program (SAS) Did not agree.

【0159】したがって30個のリンゴの共鳴信号を神
経網を利用して予測した。入力係数は砂糖水から取った
方式にて2点の傾きを初期値と隣する値等との傾きで4
個を取って隠れ節点(Hidden Node )の数は4個、出力
値は1個の糖度値にして学習をさせて、入力パタンの数
は20個にして残り10個を利用して検証した。
Therefore, the resonance signals of 30 apples were predicted using the neural network. The input coefficient is calculated by taking the slope of two points from the sugar water as the slope between the initial value and the adjacent value.
The number of hidden nodes (Hidden Nodes) was four, the output value was one sugar content, and learning was performed. The number of input patterns was 20, and the remaining 10 were used for verification.

【0160】図28は30個のサンプルデータから20
個のサンプルを取って神経回路網に依る学習した結果に
もとずいて検証した結果を表わし、検証した結果によっ
て神経網を利用して等級を分類する可能性を予見した。
FIG. 28 is a graph showing 20 samples from 30 sample data.
The results obtained by taking individual samples and verifying them based on the results learned by a neural network are shown, and the possibility of classifying using the neural network based on the verified results is foreseen.

【0161】リンゴに対する実験結果は次の通りであ
る。
The experimental results for apples are as follows.

【0162】 統計処理プログラム(SAS)を利用
して相関性が有る係数を予測して検証した結果は、比較
的簡単な1次式で糖度を分類する事は適当でないと表わ
れた。これは周囲空間に存在するRF/信号がコイルに
誘導電流を形成させて雑音を発するためと考えられる。
したがってRF/感知コイル(34)と同調回路を外部
雑音から完全に遮断する必要が有る。
The result of predicting and verifying a coefficient having correlation using a statistical processing program (SAS) showed that it was not appropriate to classify the sugar content by a relatively simple linear equation. This is considered to be because RF / signal existing in the surrounding space causes the coil to form an induced current to generate noise.
Therefore, it is necessary to completely shield the RF / sense coil (34) and the tuning circuit from external noise.

【0163】 神経網を利用して傾き値と実際糖度値
を利用して学習した後、予測し、予測標準誤差は0.5
65%に表われた。約95%の信頼度を持って測定誤差
は1.13%であった。
After learning using a gradient value and an actual sugar content value using a neural network, prediction is performed, and a prediction standard error is 0.5.
65%. The measurement error was 1.13% with about 95% reliability.

【0164】 上の結果を利用するならば、リンゴの
糖度が一般的に10%〜17%の範囲にいる時3等級程
度にて選別が可能である事が判断される。
If the above results are used, it is determined that sorting can be performed at about grade 3 when the sugar content of apples is generally in the range of 10% to 17%.

【0165】B.梨に対する実験及び分析 ナシサンプルを20個作り、各々の質量は質量によって
誤差を減ずる為に40.4g±0.2に作り、また糖度
はデジタル屈折糖度計(モデル名:TRM−100)に
て2回にわたって測定した後、平均値を取ったところ、
全体の糖度はリンゴよりも低い9.8%〜13.1%
(Brix%)に表われ、糖度分布は次の如くである。
B. Experiment and analysis on pears 20 pear samples were made, and the mass of each was made to be 40.4g ± 0.2 to reduce errors due to the mass, and the sugar content was measured with a digital refractometer (model name: TRM-100). After measuring twice, taking the average value,
The overall sugar content is 9.8% to 13.1% lower than apple
(Brix%), and the sugar content distribution is as follows.

【0166】9.8%〜10.0%:3個、10%〜1
1%:6個、11%〜12%:6個、12%〜13.1
%:5個でりんごよりも均一な糖度分布を見せた。
9.8% to 10.0%: 3 pieces, 10% to 1
1%: 6 pieces, 11% to 12%: 6 pieces, 12% to 13.1
%: Five pieces showed a more uniform sugar content distribution than apples.

【0167】神経網を利用してサンプルに対する学習を
実施し、学習の結果を利用して検証した。サンプルの数
が20個にて少なく12個のサンプルに対して学習を実
施し、8個のサンプルで検証した結果は図29の通りで
ある。神経網で使用した係数は統計処理プログラム(S
AS)から出た係数7個を入力に使用し、隠れ節点の数
は7個出力は糖度値1個を使用した。
Learning was performed on the sample using a neural network, and verification was performed using the result of learning. When the number of samples is 20, learning is performed on as few as 12 samples, and the result of verification with 8 samples is as shown in FIG. The coefficients used in the neural network are calculated using the statistical processing program (S
AS) were used as inputs, the number of hidden nodes was 7, and the output was 1 sugar content value.

【0168】梨に対する実験の結果は次の通りである。The results of the experiment on pears are as follows.

【0169】 神経網に依る学習した結果によって検
証した結果の標準誤差は0.392%である。すなわち
測定誤差が95%の信頼度を持って0.78%以内にあ
る。
The standard error of the result verified by the result of learning using the neural network is 0.392%. That is, the measurement error is within 0.78% with 95% reliability.

【0170】 リンゴのサンプルに比較して、質量が
大きくより良い結果を得る事ができた。これは質量の増
加に従って共鳴信号の強度の増加で周辺雑音(Noise) に
対する影響が相対的に少なくなるためと判断した。得た
結果を利用して糖度に従った3等級の判定が可能である
と判断できた。
Compared with the apple sample, the mass was larger and better results could be obtained. This was determined to be because the effect on the surrounding noise (Noise) was relatively reduced by increasing the intensity of the resonance signal as the mass increased. Based on the obtained result, it was determined that the third grade according to the sugar content could be determined.

【0171】(C)キーウイに対する実験及び分析 キーウイサンプルは13個を作って、リンゴや梨の様に
一部分を切断してサンプルに作らないで全体をサンプル
に使用した。キーウイは長方形が端方向よりも長い形態
で端方向の直径が大略500mm以内の大きさを持って
いるので、RF/感知コイル34内に全体を入れて実験
する事ができる。製作したRF/感知コイルの直径は6
0mmである。糖度はデジタル屈折糖度計(モデル名:
TRM−100)を使用して1回によって測定し、8.
7%〜12.2%にわたって分布し、糖度分布は次の通
りである。
(C) Experiment and Analysis on Kiwi [0169] Kiwi samples were made into thirteen pieces, and the whole was used as a sample without cutting a part like apples and pears into a sample. Since the kiwi has a rectangular shape longer than the end direction and a diameter in the end direction of approximately 500 mm or less, the whole can be put into the RF / sensing coil 34 for the experiment. The diameter of the fabricated RF / sensing coil is 6
0 mm. The sugar content is measured by a digital refractometer (model name:
7. measured once using TRM-100);
It is distributed over 7% to 12.2%, and the sugar content distribution is as follows.

【0172】8.7%〜9%:1個、9%〜10%:3
個,10%〜11%:5個,11%〜12.2%:4個
であり、リンゴよりも糖度が低いと判定した。
8.7% to 9%: 1 piece, 9% to 10%: 3
10% to 11%: 5 pieces, 11% to 12.2%: 4 pieces, and it was determined that the sugar content was lower than that of apple.

【0173】キーウイの質量は55g〜83gまで均一
に分布している。キーウイの質量と共鳴信号との類似性
をさがす為に全体の信号の強度(共鳴信号の最大値)と
質量との相関関係を分析した。分析した結果は図30の
通りであり、図で示す様に決定係数R2 は0.902に
て表われた。
The mass of the kiwi is uniformly distributed from 55 g to 83 g. In order to find the similarity between the mass of the kiwi and the resonance signal, the correlation between the intensity of the entire signal (the maximum value of the resonance signal) and the mass was analyzed. The result of the analysis is as shown in FIG. 30, and the coefficient of determination R 2 was 0.902 as shown in the figure.

【0174】この結果によると自由誘導減退(FID)
信号の強度を利用して質量予測できる事がわかり、これ
は全体水素原子の共鳴信号の強度はサンプル内にある水
素原子に比例することになる。
According to the result, free induction decline (FID)
It can be seen that the mass can be predicted using the signal intensity, which means that the intensity of the resonance signal of the whole hydrogen atom is proportional to the hydrogen atom in the sample.

【0175】キーウイに対して神経網に依る学習モデル
を利用して予測する方法を試図した。予測は8個のサン
プルを利用し、検証は5個のサンプルを使用した。図3
1は検証した結果に対するグラフであり、実験の結果は
次の通りである。
A method of predicting a kiwi using a learning model based on a neural network was tested. The prediction utilized 8 samples and the validation used 5 samples. FIG.
Numeral 1 is a graph for the verified result, and the result of the experiment is as follows.

【0176】 自由誘導減退(FID)信号で最大値
と質量との相関関係を求めた。相関関係は0.902で
あり、共鳴信号の簡単な分析によって信号の強度で質量
を決定できることを示した。
The correlation between the maximum value and the mass was determined by the free induction decay (FID) signal. The correlation was 0.902, indicating that simple analysis of the resonance signal allows mass to be determined by signal intensity.

【0177】 神経網にてキーウイの糖度を予測した
予測標準誤差は0.415で、予測結果によってキーウ
イの糖度がリンゴや梨の場合と同様3段階程度に分ける
事が可能であると考えられる。
The standard error of the prediction of the sugar content of the kiwi in the neural network is 0.415, and it can be considered that the sugar content of the kiwi can be divided into about three stages as in the case of apples and pears according to the prediction result.

【0178】(D)キンカンに対する実験及び分析 キンカンのサンプルは35個である。キンカンはキーウ
イと同じく同調コイルの直径よりも小さい青果物でその
直径が20mm〜30mm以内で、そのままでRF/感
知コイル34に入れて実験することができる。キンカン
の質量は10,390g〜18,645gで均一に分布
しており、糖度は11.2%〜19.7%まで分布して
おり、糖度の分布は次の通りである。
(D) Experiment and Analysis on Kumquat There are 35 samples of kumquat. Kumquat, like kiwi, is a fruit or vegetable smaller than the tuning coil diameter and has a diameter of 20 mm to 30 mm, and can be put into the RF / sensing coil 34 for experimentation. The mass of kumquat is uniformly distributed in the range of 10,390 g to 18,645 g, the sugar content is distributed from 11.2% to 19.7%, and the distribution of the sugar content is as follows.

【0179】11.2〜13%:2個,13%〜14
%:1個,14%〜15%:11個,15%〜16%:
10個,16%〜17%:7個,17%〜18%:1
個,18%〜19.7%:3個であった。
11.2 to 13%: 2 pieces, 13% to 14
%: 1 piece, 14% to 15%: 11 pieces, 15% to 16%:
10 pieces, 16% to 17%: 7 pieces, 17% to 18%: 1
Pcs, 18% to 19.7%: 3 pcs.

【0180】神経網に依る予測実験をした。入力節点の
数は10個を使用し、個数は統計処理プログラム(SA
S)を利用して得、相関性が有るデータを入力して隠れ
た層にある節点の数は5個、出力は糖度1個にした。図
32は25個のサンプルを持って学習をさせて、10個
のサンプルを利用して糖度を予測して実際の測定値と比
較したものである。予測した糖度の値と実際値との差の
尺度である標準誤差は1.461でやや高かった。
A prediction experiment using a neural network was performed. The number of input nodes is ten, and the number is determined by the statistical processing program (SA
Using S), correlated data was input, the number of nodes in the hidden layer was 5, and the output was 1 sugar content. FIG. 32 shows the results of learning with 25 samples, prediction of sugar content using 10 samples, and comparison with actual measured values. The standard error, which is a measure of the difference between the predicted sugar content and the actual value, was slightly higher at 1.461.

【0181】実験の結果は次の通りである。The results of the experiment are as follows.

【0182】 神経網モデルによって10個の係数を
使用して糖度を予測した。SEPは1.461で表わ
し、誤差が多少大きく表われた理由はキンカンの質量が
小さく、共鳴信号が弱く、雑音の影響を多く受けた事と
考えられる。
The sugar content was predicted by using a neural network model using 10 coefficients. The SEP is expressed as 1.461, and the reason why the error was somewhat large is considered that the mass of kumquat was small, the resonance signal was weak, and the influence of noise was large.

【0183】 あたえられた結果を利用して約2等級
程度の選別が可能であると判断した。
[0183] It was determined that sorting of about 2 grades was possible using the given results.

【0184】 この様な質量が小さい果物は磁石箱の
空極10を減少する事で磁場の強さを増加せしもて磁場
の均一度を向上せしめる事でより良い結果を得る事がで
きると判断する。
[0184] Such a fruit having a small mass can improve the uniformity of the magnetic field by increasing the strength of the magnetic field by decreasing the number of the empty poles 10 of the magnet box, so that better results can be obtained. to decide.

【0185】本発明でコーナースチール24は三角形に
形成したが、傾斜面(45°)を図33の様に凹入した
彎曲形に形成するならば磁気場の流れが順調になり均一
度が上昇する。
In the present invention, the corner steel 24 is formed in a triangular shape. However, if the inclined surface (45 °) is formed in a concave and curved shape as shown in FIG. 33, the flow of the magnetic field becomes smooth and the uniformity increases. I do.

【0186】本発明で高出力の高周波パルス信号に依る
多量の熱が発生するが、高周波パルス印加時間が10μ
sにて極く短くケース4を通じて放熱ができるので、含
水率や糖度測定に影響を及ぼさないで、RF/感知コイ
ル34の直径を120mm又は60mmにしたが、試料
の大きさが大きい場合、RF/感知コイル34の直径を
大きくして永久磁石6,8の強さを増加すると良い。
In the present invention, a large amount of heat is generated due to a high-output high-frequency pulse signal.
In this case, the diameter of the RF / sensing coil 34 is set to 120 mm or 60 mm without affecting the moisture content and the sugar content measurement. It is preferable to increase the diameter of the sensing coil 34 to increase the strength of the permanent magnets 6, 8.

【0187】本発明で非破壊検査対象を農産物の含水率
や青果物の糖度測定をその例として挙げたが、同じ方法
を利用してゴマ,荏ゴマ,ヒマシ,唐ゴマ等の様な植物
の油(食用油又は非食用油)含量も測定する事ができ
る。
In the present invention, non-destructive inspection is described by measuring the moisture content of agricultural products and the sugar content of fruits and vegetables as examples. The content of (edible oil or non-edible oil) can also be measured.

【0188】[0188]

【発明の効果】以上の様に本発明は実用的水素核磁気共
鳴を利用して農産物の含水率と糖度等を非破壊でありな
がら連続的に簡便に測定する事ができる効果がある。
As described above, the present invention has an effect that the water content and the sugar content of agricultural products can be continuously and simply measured using practical hydrogen nuclear magnetic resonance without destruction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】核磁気共鳴を説明する為の図面。 (1)物質が磁気場中にない場合。 (2)物質が磁気場の中にある場合。FIG. 1 is a drawing for explaining nuclear magnetic resonance. (1) The substance is not in a magnetic field. (2) The substance is in a magnetic field.

【図2】核磁気共鳴を説明する為の図面で巨視的磁化M
の形成状態を図示した図面。
FIG. 2 is a drawing for explaining nuclear magnetic resonance, showing a macroscopic magnetization M
FIG.

【図3】核磁気共鳴を説明する為の図面で巨視的磁化M
の弛緩によって発生した共鳴信号。
FIG. 3 is a drawing for explaining nuclear magnetic resonance, showing a macroscopic magnetization M
Signal generated by the relaxation of the body.

【図4】本発明永久磁石のB−H曲線図。FIG. 4 is a BH curve diagram of the permanent magnet of the present invention.

【図5】本発明磁石箱(センサ)の縦断面構成図。FIG. 5 is a longitudinal sectional configuration view of a magnet box (sensor) of the present invention.

【図6】本発明磁石箱(センサ)の縦断面構成図。FIG. 6 is a longitudinal sectional configuration view of a magnet box (sensor) of the present invention.

【図7】本発明磁石箱(センサ)ケースのB−H曲線
図。
FIG. 7 is a BH curve diagram of the magnet box (sensor) case of the present invention.

【図8】本発明永久磁石のシミングプレート(shimming
plate)の幅にしたがって磁場の均一度の変化と均一度を
分析したグラフ。
FIG. 8 is a shimming plate of the permanent magnet of the present invention.
The graph which analyzed the change of the uniformity of the magnetic field and the uniformity according to the width of the plate).

【図9】本発明RF/感知コイルの縦断面図。FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the RF / sense coil of the present invention.

【図10】本発明RF/感知コイルの直列共振回路図。FIG. 10 is a series resonance circuit diagram of the RF / sense coil of the present invention.

【図11】本発明回路ブロック(Block) 図。FIG. 11 is a circuit block diagram of the present invention.

【図12】本発明に使用したFID信号図。FIG. 12 is an FID signal diagram used in the present invention.

【図13】本発明の稲含水率試験で得た水分共鳴信号の
波形図。
FIG. 13 is a waveform diagram of a moisture resonance signal obtained in the rice moisture content test of the present invention.

【図14】図13の水分共鳴信号を信号処理したエンベ
ロップ。
14 is an envelope obtained by subjecting the moisture resonance signal of FIG. 13 to signal processing.

【図15】本発明稲含水率試験で含水率が違う稲サンプ
ルから得たエンベロップ波形図。
FIG. 15 is an envelope waveform chart obtained from rice samples having different moisture contents in the rice moisture content test of the present invention.

【図16】本発明稲含水率試験で含水率が違う稲サンプ
ルから得たエンベロップ波形図。
FIG. 16 is an envelope waveform chart obtained from rice samples having different moisture contents in the rice moisture content test of the present invention.

【図17】本発明稲含水率試験で含水率と最大数値の相
関関係を表わしたグラフ図。
FIG. 17 is a graph showing the correlation between the water content and the maximum value in the rice water content test of the present invention.

【図18】本発明稲含水率試験で最大数値以後4個点の
算術合と含水率との関係を表わしたグラフ図。
FIG. 18 is a graph showing the relationship between the arithmetic content of four points after the maximum value and the water content in the rice water content test of the present invention.

【図19】本発明稲含水率試験で最大数値以後4個点の
算術合と含水率との関係を表わしたグラフ図。
FIG. 19 is a graph showing the relationship between the arithmetic content of four points after the maximum value and the water content in the rice water content test of the present invention.

【図20】本発明果物の糖度試験でグリセロールに関す
る信号波形図。
FIG. 20 is a signal waveform diagram relating to glycerol in the sugar content test of the fruit of the present invention.

【図21】本発明図20のグリセロール共鳴信号を信号
処理したエンベロップ。
FIG. 21 is an envelope obtained by subjecting the glycerol resonance signal shown in FIG. 20 to signal processing.

【図22】本発明果物糖度試験でのグリセロールを包含
した砂糖物サンプルに対するエンベロップ。
FIG. 22 shows an envelope for a sugar sample containing glycerol in the fruit sugar content test of the present invention.

【図23】本発明果物糖度試験でのグリセロールを包含
した砂糖物サンプルに対するエンベロップ。
FIG. 23 shows an envelope for a saccharide sample containing glycerol in the fruit sugar content test of the present invention.

【図24】本発明果物糖度試験でのグリセロールを包含
した砂糖物サンプルに対するエンベロップ。
FIG. 24 shows an envelope for a sugar sample containing glycerol in the fruit sugar content test of the present invention.

【図25】本発明糖度試験での2個の点に対する傾きと
糖度の関係図。
FIG. 25 is a graph showing the relationship between the inclination and the sugar content for two points in the sugar content test of the present invention.

【図26】本発明糖度試験で水、リンゴ、キーウイに対
するエンペロップ比較図。
FIG. 26 is a diagram showing a comparison of emplops with water, apple, and kiwi in the sugar content test of the present invention.

【図27】本発明糖度試験での多重線形回帰モデルを利
用して残りの10個のサンプルに対して糖度を検証した
結果のグラフ図。
FIG. 27 is a graph showing the results of verifying the sugar content of the remaining 10 samples using the multiple linear regression model in the sugar content test of the present invention.

【図28】本発明糖度試験で神経回路綱に依るリンゴの
糖度グラフ。
FIG. 28 is a graph showing the sugar content of an apple according to the neural network in the sugar content test of the present invention.

【図29】本発明糖度試験での神経回路綱に依る梨の糖
度グラフ。
FIG. 29 is a graph showing a sugar content of a pear based on a neural network in the sugar content test of the present invention.

【図30】本発明糖度試験でのFID信号強度と質量と
の相関関係。
FIG. 30 shows a correlation between the FID signal intensity and the mass in the sugar content test of the present invention.

【図31】本発明糖度試験での神経回路綱に依るキーウ
イの糖度グラフ。
FIG. 31 is a graph showing the sugar content of kiwi based on the neural network in the sugar content test of the present invention.

【図32】本発明糖度試験での神経回路綱に依るキンカ
ンの糖度グラフ。
FIG. 32 is a graph showing the sugar content of kumquat based on the neural network in the sugar content test of the present invention.

【図33】本発明、コーナースチール(corner steel)の
他の実施例の断面図。
FIG. 33 is a sectional view of another embodiment of a corner steel according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 磁石箱子(センサ) 4 ケース 6,8 永久磁石 10 空極(Air Gap) 12,14 通孔 10,18 ポールフェース 20,22 シミングプレート(Shiming plate) 24 コーナースチール(CORNER STEEL) 26,28 前後側板 30,32 左右側板 34 RF/感知コイル 36 チューブ 38 トンネル(Tonnel) 40 直列共振回路 42 送受転換器 44 絶縁材 46 コンピュータ(computer) 48 パルスプログラマー(palse plogrammer) 50 高周波スイッチング部 52 高周波電力増幅器 54 前置増幅器 56 受信と検波部 58 オシロスコープ(oscilloscope) 60 ディジタイザー(A/D converter) 62 映像表示器 B0 永久磁石の磁場強さ(静磁界) B1 RF/感知のコイルの磁場(動磁界)2 Magnet box (sensor) 4 Case 6,8 Permanent magnet 10 Air gap 12,14 Through hole 10,18 Pole face 20,22 Shimming plate 24 Corner steel (CORNER STEEL) 26,28 Around Side plates 30, 32 Left / right plate 34 RF / sensing coil 36 Tube 38 Tunnel 40 Series resonant circuit 42 Transmitter / receiver 44 Insulation material 46 Computer 48 Pulse programmer (palse plogrammer) 50 High frequency switching unit 52 High frequency power amplifier 54 Preamplifier 56 Reception and detection unit 58 Oscilloscope 60 Digitizer (A / D converter) 62 Image display B 0 Magnetic field strength of static magnet (static magnetic field) B 1 Magnetic field of RF / sensing coil (dynamic magnetic field) )

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成9年2月3日[Submission date] February 3, 1997

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0131[Correction target item name]

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0131】水分共鳴を通じて得た信号は図13の通り
で、これは20.4%の含水率を持つサンプルから得た
データで図面で見る如く得た信号をそのまま使用する事
ができず、信号処理してエンベロップ(Envelope)を求め
なければならない。図14は上記図13のデータを求め
たエンベロップ波形図であり、図15,16は含水率が
異なる4個の稲サンプルから得たエンベロップ波形図で
ある。
The signal obtained through moisture resonance is shown in FIG. 13, which is data obtained from a sample having a water content of 20.4%, and the signal obtained as shown in the drawing cannot be used as it is, and the signal It must be processed to find the envelope. FIG. 14 is an envelope waveform chart obtained from the data of FIG. 13, and FIGS. 15 and 16 are envelope waveform charts obtained from four rice samples having different moisture contents.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All figures

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【図2】 FIG. 2

【図3】 FIG. 3

【図33】 FIG. 33

【図4】 FIG. 4

【図5】 FIG. 5

【図6】 FIG. 6

【図7】 FIG. 7

【図8】 FIG. 8

【図9】 FIG. 9

【図10】 FIG. 10

【図11】 FIG. 11

【図12】 FIG.

【図13】 FIG. 13

【図14】 FIG. 14

【図15】 FIG.

【図16】 FIG. 16

【図17】 FIG.

【図18】 FIG.

【図19】 FIG.

【図20】 FIG.

【図21】 FIG. 21

【図22】 FIG.

【図23】 FIG. 23

【図24】 FIG. 24

【図25】 FIG. 25

【図26】 FIG. 26

【図27】 FIG. 27

【図28】 FIG. 28

【図29】 FIG. 29

【図30】 FIG.

【図31】 FIG. 31

【図32】 FIG. 32

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水素核磁気共鳴装置を持つ水素核磁気共
鳴センサ内に試料を投入した後、核磁気共鳴させて共鳴
信号を受けた後、信号処理して純粋水分共鳴信号又は糖
度信号を得て農産物の含水率や糖度含量を測定すること
を特徴とする、水素核磁気共鳴を利用した農産物の非破
壊検査方法。
1. A sample is put into a hydrogen nuclear magnetic resonance sensor having a hydrogen nuclear magnetic resonance apparatus, and then subjected to nuclear magnetic resonance to receive a resonance signal. The signal is processed to obtain a pure water resonance signal or a sugar content signal. A non-destructive inspection method for agricultural products using hydrogen nuclear magnetic resonance, wherein the moisture content and the sugar content of the agricultural products are measured by using the method.
【請求項2】 透磁率が高い材質からなる箱形ケース
(4)の内側上下部面に平板形の永久磁石(6)(8)
をNS磁極が相対向するよう付着固定し、永久磁石
(6)(8)の間に空極(10)を形成し、永久磁石
(6)(8)の対向表面に透磁率が高いポールフェース
(16)(18)を付着固定し、ポールフェース(1
6)(18)の対向縁部に透磁率が高いシミングプレー
ト(20)(22)を付着固定し、ケース(4)の内部
隔に透磁率が高いコーナースチール(24)を付着固定
して、静磁界(30)の磁場強さと均一度を向上させ、
空極(10)内にはRF/感知コイル(34)を設置し
てなる、水素核磁気共鳴(NMR)を利用した農産物非
破壊検査用磁石箱。
2. A flat permanent magnet (6) (8) on the upper and lower inner surfaces of a box-shaped case (4) made of a material having high magnetic permeability.
Are fixed so that the NS magnetic poles are opposed to each other, an air pole (10) is formed between the permanent magnets (6) and (8), and a pole face having high magnetic permeability is formed on the opposing surfaces of the permanent magnets (6) and (8). (16) Attach and fix (18) and fix the pole face (1).
6) Attach and fix shimming plates (20) and (22) having high magnetic permeability to the opposite edges of (18), and attach and fix corner steel (24) having high magnetic permeability to the inner space of the case (4). Improve the strength and uniformity of the static magnetic field (30),
A magnet box for nondestructive testing of agricultural products using hydrogen nuclear magnetic resonance (NMR), in which an RF / sensing coil (34) is installed in the air pole (10).
【請求項3】 試料に高周波パルスを印加した後、共鳴
信号を得る核磁気共鳴磁石箱(2)の一端に送受転換器
(42)を接続して送受信状態に転換できるようにし
て、送受転換器の一端に試料から磁石箱(2)が検出し
た共鳴信号を増幅する前置増幅器(54)を接続し、前
置増幅器(54)の出力に受信および検波部(56)を
接続し、前置増幅器(54)から増幅した信号を増幅お
よび検波して充分な大きさの純粋水分共鳴信号を得て、
受信および検波部(56)の出力にオシロスコープ(5
8)を接続して、純粋水分共鳴信号を映像表示させて、
送受転換器(42)の一端に高周波電力増幅器(52)
と高周波スイッチング部(50)とパルスプログラマー
(48)とシステムを制御するコンピュータ(46)を
次々に接続して、コンピュータ(36)とパルスプログ
ラマー(48)と高周波スイッチング部(50)を受信
および検波部(56)に各々接続して、RF/感知コイ
ル(34)にて高周波パルスが印加する送信期間の間、
受信が中断されるようにしてなる水素核磁気共鳴を利用
した農産物非破壊検査用装置。
3. A transmitter-receiver (42) is connected to one end of a nuclear magnetic resonance magnet box (2) for obtaining a resonance signal after applying a high-frequency pulse to a sample so that the sample can be switched to a transmission / reception state. A preamplifier (54) for amplifying a resonance signal detected by the magnet box (2) from the sample is connected to one end of the vessel, and a reception and detection unit (56) is connected to the output of the preamplifier (54). Amplifying and detecting the amplified signal from the preamplifier (54) to obtain a pure water resonance signal of sufficient magnitude;
An oscilloscope (5) is connected to the output of the reception and detection unit (56).
8) is connected, and the pure water resonance signal is displayed on the image.
High-frequency power amplifier (52) at one end of transceiving converter (42)
, A high frequency switching unit (50), a pulse programmer (48), and a computer (46) for controlling the system are connected one after another to receive and detect the computer (36), the pulse programmer (48), and the high frequency switching unit (50). Section (56), respectively, during a transmission period during which a high frequency pulse is applied at the RF / sensing coil (34),
An apparatus for nondestructive testing of agricultural products that uses hydrogen nuclear magnetic resonance so that reception is interrupted.
【請求項4】 請求項2において、コーナースチール
(24)の傾斜面は凹形状であることを特徴とする、水
素核磁気共鳴を利用した農産物非破壊検査用磁石箱。
4. The magnet box for nondestructive testing of agricultural products using hydrogen nuclear magnetic resonance according to claim 2, wherein the inclined surface of the corner steel (24) is concave.
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