JPS593697B2 - 吸収信号検出装置 - Google Patents
吸収信号検出装置Info
- Publication number
- JPS593697B2 JPS593697B2 JP14641277A JP14641277A JPS593697B2 JP S593697 B2 JPS593697 B2 JP S593697B2 JP 14641277 A JP14641277 A JP 14641277A JP 14641277 A JP14641277 A JP 14641277A JP S593697 B2 JPS593697 B2 JP S593697B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- absorption
- frequency
- sensor oscillator
- oscillation frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、吸収周波数が被測定物理量を代表するような
性質をもつた材料、あるいは回路の吸収周波数を検出す
る吸収信号検出装置に関するものである。
性質をもつた材料、あるいは回路の吸収周波数を検出す
る吸収信号検出装置に関するものである。
例えば、ＫＣｔ（）３、ＮａＣｔｏ３等の材料は、その
吸収周波数が温度によつて一義的に定まるので、この吸
収周波数を検出することによつて温度を知るようにした
共鳴温度計がある。
吸収周波数が温度によつて一義的に定まるので、この吸
収周波数を検出することによつて温度を知るようにした
共鳴温度計がある。
このような温度計において、吸収周波数における吸収信
号は非常に小さく、またその幅も狭いため、吸収信号を
検出するために多くの時間と高度の技術を必要としてい
た。本発明は、前記したような共鳴温度計に適用して効
果的な高精度でかつ迅速に吸収周波数を検出できる吸収
信号検出装置を実現しようとするものである。
号は非常に小さく、またその幅も狭いため、吸収信号を
検出するために多くの時間と高度の技術を必要としてい
た。本発明は、前記したような共鳴温度計に適用して効
果的な高精度でかつ迅速に吸収周波数を検出できる吸収
信号検出装置を実現しようとするものである。
第１図は本発明をＮＱＲ温度計に適用した場合の一例を
示す構成ブロック図である。
示す構成ブロック図である。
図において、１は温度検出器で、その先端の接温部には
例えばＫＣｔ０３、ＮａＣＷ３等の共鳴吸収周波数が温
度依存性をもつ材料１１と、高周波コイル１２とが封入
されたセル１３が設けられている。２は材料１１の吸収
周波数を検出するための例えばマージナル発振器のよう
な可変周波のセンサーオシレータである。
例えばＫＣｔ０３、ＮａＣＷ３等の共鳴吸収周波数が温
度依存性をもつ材料１１と、高周波コイル１２とが封入
されたセル１３が設けられている。２は材料１１の吸収
周波数を検出するための例えばマージナル発振器のよう
な可変周波のセンサーオシレータである。
このセンサーオシレータ２は、可変容量ダイオード２１
、２２、コンデンサ２３、２４、２５を含んでおり、こ
れらはコイル１２とともに発振器のタンク回路を形成し
ている。３はセンサーオシレータ２の発振周波数を変調
するための低周波信号発生器であつて、ここから出力さ
れる低周波信号ｆｍは、第２図に示すようにその振幅が
負極性側、正極性側で上１、−Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４に示す
ように２回づつ変化し、かつこれらの振幅値が、発振周
波数を吸収領域幅Ｗの内側と外側とにそれぞれ周波数シ
フトできるように選定されている。
、２２、コンデンサ２３、２４、２５を含んでおり、こ
れらはコイル１２とともに発振器のタンク回路を形成し
ている。３はセンサーオシレータ２の発振周波数を変調
するための低周波信号発生器であつて、ここから出力さ
れる低周波信号ｆｍは、第２図に示すようにその振幅が
負極性側、正極性側で上１、−Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４に示す
ように２回づつ変化し、かつこれらの振幅値が、発振周
波数を吸収領域幅Ｗの内側と外側とにそれぞれ周波数シ
フトできるように選定されている。
そして、この低周波信号発生器３の出力端は、可変容量
ダイオード２２の一端に接続され、低周波信号ＦＩｎが
可変容量ダイオード２２に印加される。４はセンサーオ
シレータ２から出力される後述する吸収信号Ｅ。
ダイオード２２の一端に接続され、低周波信号ＦＩｎが
可変容量ダイオード２２に印加される。４はセンサーオ
シレータ２から出力される後述する吸収信号Ｅ。
卦よび信号発生器３からの低周波信号ｆ］ｎを入力とす
る制御回路、５は例えばランプ関数状に変化する電圧信
号を発生する関数発生器で、制御回路４の出力によつて
制御され、その出力端は可変容量ダイオード２１の一端
に接続されている。６は例えばＰＩ調節器で、制御回路
４から出力される制御信号Ｅｆを入力とし、その出力端
はスイツチＳ１を介して可変容量ダイオード２１の―端
に接続されている。
る制御回路、５は例えばランプ関数状に変化する電圧信
号を発生する関数発生器で、制御回路４の出力によつて
制御され、その出力端は可変容量ダイオード２１の一端
に接続されている。６は例えばＰＩ調節器で、制御回路
４から出力される制御信号Ｅｆを入力とし、その出力端
はスイツチＳ１を介して可変容量ダイオード２１の―端
に接続されている。
ｒはセンサーオシレータ２から出力される発振周波数信
号Ｆ。を入力するカウンタ等の計測回路である。このよ
うに構成した装置の動作を次に第３図｝よび第４図の波
形図を参照しながら説明する。
号Ｆ。を入力するカウンタ等の計測回路である。このよ
うに構成した装置の動作を次に第３図｝よび第４図の波
形図を参照しながら説明する。
まず、測定開始と同時に制御回路４は、関数発生器５に
掃引開始の信号を送る。関数発生器５はこの信号を受け
ると、可変容量ダイオード２１にランプ関数状に増加す
る電圧信号を与える。センサーオシレータ２は、コイル
１２のインダクタンスＬとコンデンサ２３〜２５および
可変容量ダイオード２１，２２の合成容量Ｃ。で定まる
周波数ν＝２５Ｅズで発振するもので、この発振周波数
νがランプ信号によつて掃引されるとともに）信号発生
器３からの低周波信号ｆ で変調されたもｍのとなる。
掃引開始の信号を送る。関数発生器５はこの信号を受け
ると、可変容量ダイオード２１にランプ関数状に増加す
る電圧信号を与える。センサーオシレータ２は、コイル
１２のインダクタンスＬとコンデンサ２３〜２５および
可変容量ダイオード２１，２２の合成容量Ｃ。で定まる
周波数ν＝２５Ｅズで発振するもので、この発振周波数
νがランプ信号によつて掃引されるとともに）信号発生
器３からの低周波信号ｆ で変調されたもｍのとなる。
いま、センサーオシレータ２の発振周波数νが第３図ａ
に示すように材料１１の吸収周波数ν，に一致すると、
材料１１による電磁波の吸収が行なわれ、発振振幅が低
下する。これはコイル１２内の電磁波のエネルギーの一
部が核スピン系で消費され、同調回路内の損失が大きく
なつてＱ値が低下するためである。ここで低周波信号Ｆ
ｍの振幅Ｅ１〜Ｅ４は吸収信号Ｓａの吸収領域Ｗの内及
び外になるように選定してあり、すなわち、Ｅｌ，Ｅ４
はＷの外側、Ｅ３，Ｅ４はＷの内側となつて訃り１セン
サーオシレータ２から第４図ａに示すように低周波信号
ＦＴＤで変調された吸収信号Ｅ。を得る。制御回路４は
、この低周波信号ＦＩｎで変調された吸収信号Ｅ。を第
４図ｂに示すような同期信号ＥＳｌ（振幅値Ｅ３，Ｅ２
に同期する正負の信号）で同期整流し、第４図ｃに示す
ような信号ＥＯｌを得る。また、低周波信号Ｆｎ）で変
調された吸収信号ＥＯを第４図ｄに示すような同期信号
Ｅｓ２（振幅値Ｅ４，Ｅｌに同期する正負の信号）で同
期整流し、第４図ｅに示すような信号ＥＯ２を得る。そ
して、得られた信号Ｅ。ｌ，ＥＯ２を利用して（１）式
のような演算を行ない制御信号Ｅ，を得る。第７図ａ−
ｇは、吸収周波数ν，の前後で、低周波信号Ｆｍで変調
された吸収信号Ｅ。がどのように変化するかを示した動
作波形図である。この図から明らかな通り、ＥＯは発振
周波数νの掃引につれて、吸収周波数νｔ付近に｝いて
その振幅が順次変化する。第１図ｈは、発振周波数νの
掃引とともに、吸収信号Ｅ。
に示すように材料１１の吸収周波数ν，に一致すると、
材料１１による電磁波の吸収が行なわれ、発振振幅が低
下する。これはコイル１２内の電磁波のエネルギーの一
部が核スピン系で消費され、同調回路内の損失が大きく
なつてＱ値が低下するためである。ここで低周波信号Ｆ
ｍの振幅Ｅ１〜Ｅ４は吸収信号Ｓａの吸収領域Ｗの内及
び外になるように選定してあり、すなわち、Ｅｌ，Ｅ４
はＷの外側、Ｅ３，Ｅ４はＷの内側となつて訃り１セン
サーオシレータ２から第４図ａに示すように低周波信号
ＦＴＤで変調された吸収信号Ｅ。を得る。制御回路４は
、この低周波信号ＦＩｎで変調された吸収信号Ｅ。を第
４図ｂに示すような同期信号ＥＳｌ（振幅値Ｅ３，Ｅ２
に同期する正負の信号）で同期整流し、第４図ｃに示す
ような信号ＥＯｌを得る。また、低周波信号Ｆｎ）で変
調された吸収信号ＥＯを第４図ｄに示すような同期信号
Ｅｓ２（振幅値Ｅ４，Ｅｌに同期する正負の信号）で同
期整流し、第４図ｅに示すような信号ＥＯ２を得る。そ
して、得られた信号Ｅ。ｌ，ＥＯ２を利用して（１）式
のような演算を行ない制御信号Ｅ，を得る。第７図ａ−
ｇは、吸収周波数ν，の前後で、低周波信号Ｆｍで変調
された吸収信号Ｅ。がどのように変化するかを示した動
作波形図である。この図から明らかな通り、ＥＯは発振
周波数νの掃引につれて、吸収周波数νｔ付近に｝いて
その振幅が順次変化する。第１図ｈは、発振周波数νの
掃引とともに、吸収信号Ｅ。
における各振幅Ｅ１〜Ｅ４について、演算結果Ｅ４−Ｅ
ｌ，Ｅ３−Ｅ２がどのように変化するかをａ−ｇの各結
果から求めた線図で、破線がＥ４−Ｅ１を一点鎖線がＥ
３−Ｅ２を表わす。ここで発振周波数νが吸収周波数ν
ｔに一致したｄに着目すれば、Ｅｌ，Ｅ４の点は吸収領
域幅Ｗの外にあり、Ｅ２とＥ３はＷの内側にある。それ
故にｈにおいてＥ４−Ｅ１はν，の前後でフラツトな特
性、Ｅ３−Ｅ２は直線変化を示す特性となる。そして、
この例では 吸収周波数ν，の点では、Ｅ３−Ｅ２を３
倍した値がＥ４−Ｅ１と等しくなるようになつており、
（１）式に示す演算、すなわち、ｈにおいてＥ３−Ｅ２
からＥ４−Ｅ１の振幅をｓにしたものを引くと、第３図
ｂに示すように吸収周波数ν，において零となる制御信
号Ｅｆが得られる。この様に制御信号Ｅｆは、第３図ｂ
に示すように、センサーオシレータ２の発振周波数νが
吸収周波数ν，に一致するとその振幅が零となり、しか
も、発振周波数がνがν１より小さいνくν，側からν
，に近ずく場合と、νがν，より大きいν〉ν，側から
ν，に近づく場合とでその振幅の極性が異なる性質をも
つた信号となる。制御回路４は、制御信号Ｅｆの大きさ
を比較器Ｃ１を介して監視しており、その値が一定レベ
ルＥｃ（第３図ｂ参照）に達すると、関数発生器５に掃
引停止信号を送り、これによつてセンサーオシレータ２
の発振周波数νを吸収周波数ν，の近傍で保持させる。
同時にスイツチＳ１をオンとするＰＩ調節器６は、制御
回路４からの制御信号Ｅｆを入力として｝り、この信号
Ｅｆが零となるような信号を、可変容量ダイオード２１
に与え、センサーオシレータ２の発振周波数νを材料１
１の吸収周波数Ｖ，に一致するように制御する。センサ
ーオシレータ２の発振周波数が吸収周波数ν，に一致す
ると、この周波数は計測回路７で計数され、温度を知る
ことができる。本発明にかかわる装置によれば、センサ
ーオシレータの発振周波数をその振幅値が吸収周波数に
卦ける吸収信号の吸収領域幅の内側及び外側にそれぞれ
周波数シフトするような値であつて、正極性側，負極性
側で少なくとも２回づつ変化する低周波信号で変調する
ようにした結果、吸収周波数ν，の点でその値が零とな
り、しかもその前後に卦いて正負に極性が反転した振幅
をもつ制御信号Ｅｆが容易に得られるもので、吸収周波
数を高精度でかつ迅速に検出することができる。
ｌ，Ｅ３−Ｅ２がどのように変化するかをａ−ｇの各結
果から求めた線図で、破線がＥ４−Ｅ１を一点鎖線がＥ
３−Ｅ２を表わす。ここで発振周波数νが吸収周波数ν
ｔに一致したｄに着目すれば、Ｅｌ，Ｅ４の点は吸収領
域幅Ｗの外にあり、Ｅ２とＥ３はＷの内側にある。それ
故にｈにおいてＥ４−Ｅ１はν，の前後でフラツトな特
性、Ｅ３−Ｅ２は直線変化を示す特性となる。そして、
この例では 吸収周波数ν，の点では、Ｅ３−Ｅ２を３
倍した値がＥ４−Ｅ１と等しくなるようになつており、
（１）式に示す演算、すなわち、ｈにおいてＥ３−Ｅ２
からＥ４−Ｅ１の振幅をｓにしたものを引くと、第３図
ｂに示すように吸収周波数ν，において零となる制御信
号Ｅｆが得られる。この様に制御信号Ｅｆは、第３図ｂ
に示すように、センサーオシレータ２の発振周波数νが
吸収周波数ν，に一致するとその振幅が零となり、しか
も、発振周波数がνがν１より小さいνくν，側からν
，に近ずく場合と、νがν，より大きいν〉ν，側から
ν，に近づく場合とでその振幅の極性が異なる性質をも
つた信号となる。制御回路４は、制御信号Ｅｆの大きさ
を比較器Ｃ１を介して監視しており、その値が一定レベ
ルＥｃ（第３図ｂ参照）に達すると、関数発生器５に掃
引停止信号を送り、これによつてセンサーオシレータ２
の発振周波数νを吸収周波数ν，の近傍で保持させる。
同時にスイツチＳ１をオンとするＰＩ調節器６は、制御
回路４からの制御信号Ｅｆを入力として｝り、この信号
Ｅｆが零となるような信号を、可変容量ダイオード２１
に与え、センサーオシレータ２の発振周波数νを材料１
１の吸収周波数Ｖ，に一致するように制御する。センサ
ーオシレータ２の発振周波数が吸収周波数ν，に一致す
ると、この周波数は計測回路７で計数され、温度を知る
ことができる。本発明にかかわる装置によれば、センサ
ーオシレータの発振周波数をその振幅値が吸収周波数に
卦ける吸収信号の吸収領域幅の内側及び外側にそれぞれ
周波数シフトするような値であつて、正極性側，負極性
側で少なくとも２回づつ変化する低周波信号で変調する
ようにした結果、吸収周波数ν，の点でその値が零とな
り、しかもその前後に卦いて正負に極性が反転した振幅
をもつ制御信号Ｅｆが容易に得られるもので、吸収周波
数を高精度でかつ迅速に検出することができる。
なお、上記の実施例において制御信号Ｅｆにノイズが混
入し、このノイズの振幅が一定レベルＥｃを越えるよう
な場合、これを材料１１の吸収による振幅変化と誤認し
て掃引停止が行なわれる卦それがある。
入し、このノイズの振幅が一定レベルＥｃを越えるよう
な場合、これを材料１１の吸収による振幅変化と誤認し
て掃引停止が行なわれる卦それがある。
このようなノイズによつて生ずる誤動作は、制御回路４
に更に次のような確認動作を付加することによつて解決
できる。すなわち、制御回路４は、センサーオシレータ
２からの吸収信号ＥＯ（第５図ａ参照）を第５図ｂに示
すような同期信号（振幅値Ｅ３，Ｅ２に同期する正の信
号）で同期整流し、第５図ｃに示すような信号ＥＯ３を
得る。
に更に次のような確認動作を付加することによつて解決
できる。すなわち、制御回路４は、センサーオシレータ
２からの吸収信号ＥＯ（第５図ａ参照）を第５図ｂに示
すような同期信号（振幅値Ｅ３，Ｅ２に同期する正の信
号）で同期整流し、第５図ｃに示すような信号ＥＯ３を
得る。
この信号Ｅ。３は、第６図に示すように、吸収周波数ν
１の近傍に｝いてのみその値が一定レベル−Ｅｓより大
きくなる性質をもつたものとなる。
１の近傍に｝いてのみその値が一定レベル−Ｅｓより大
きくなる性質をもつたものとなる。
したがつて、制御回路４は、この信号Ｅ。３の信号レベ
ルを監視することによつてセンサーオシレータ２の発振
周波数が材料１１の吸収周波数の近傍にあるか否かをノ
イズ等に影響されず確認することができる。
ルを監視することによつてセンサーオシレータ２の発振
周波数が材料１１の吸収周波数の近傍にあるか否かをノ
イズ等に影響されず確認することができる。
な訃、ここではＮＱＲ温度計を例にとつて説明したが、
吸収周波数から被測定物理量を知るようにした装置に同
様に適用できる。
吸収周波数から被測定物理量を知るようにした装置に同
様に適用できる。
以上説明したように、本発明によれば、高精度でかつ迅
速に吸収周波数を検出できる吸収信号検出装置が実現で
きる。
速に吸収周波数を検出できる吸収信号検出装置が実現で
きる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成プロツク図、第２
図〜第７図は第１図装置の動作を説明するための動作波
形図である。 １・・・・・・温度検出器、２・・・・・・センサーオ
シレータ、３・・・・・・低周波信号発生器、４・・・
・・・制御回路、５・・・・・・関数発生器、６・・・
・・・調節器、７・・・・・・計測回路。
図〜第７図は第１図装置の動作を説明するための動作波
形図である。 １・・・・・・温度検出器、２・・・・・・センサーオ
シレータ、３・・・・・・低周波信号発生器、４・・・
・・・制御回路、５・・・・・・関数発生器、６・・・
・・・調節器、７・・・・・・計測回路。
Claims (1)
- １ 吸収周波数から被測定物理量を知るようにした装置
において、前記吸収周波数を検出するためのセンサーオ
シレータと、このセンサーオシレータの発振周波数を前
記吸収周波数における吸収信号の吸収領域幅の内側及び
外側にそれぞれ周波数シフトするようにその振幅値が正
極性側、負極性側で少なくとも２回づつ変化する信号を
出力しこの信号で前記センサーオシレータの発振周波数
を変調する変調手段と、前記センサーオシレータから得
られる前記低周波信号で変調された吸収信号を入力し吸
収信号の中心で零となる信号を得るとともにこの信号を
利用し前記センサーオシレータの発振周波数を吸収周波
数と等しくなるように制御する制御手段とを設けたこと
を特徴とする吸収信号検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14641277A JPS593697B2 (ja) | 1977-12-05 | 1977-12-05 | 吸収信号検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14641277A JPS593697B2 (ja) | 1977-12-05 | 1977-12-05 | 吸収信号検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5479089A JPS5479089A (en) | 1979-06-23 |
| JPS593697B2 true JPS593697B2 (ja) | 1984-01-25 |
Family
ID=15407101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14641277A Expired JPS593697B2 (ja) | 1977-12-05 | 1977-12-05 | 吸収信号検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS593697B2 (ja) |
-
1977
- 1977-12-05 JP JP14641277A patent/JPS593697B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5479089A (en) | 1979-06-23 |
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