SU661323A1 - Импульсный протонно-резонансный влагометр - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области измерительной техники, в частности, к устройствам измерени  влажности различных водородсодержащих материалов методом спинового эха  дерного магнитного резонанса ().

Известны протонно-резонансные влагомеры , в основу которых положен стационарный метод выделени  Сигнала поглощени  ЯМР или ее производной 1, 2.

Известны также устройства дл  измерени  влажности твердых материалов, построенные на базе радиоспектрометров (или релаксометров ) спинового эха ЯМР, содержащие программатор, генератор радиочастотных импульсов, колебательный,.контур с исследуемым образцом, наход щийс  в рабочем зазоре посто нного магнита, приемник сигналов спиновых эхо и регистратор 3,

С помощью таких устройств влажность водородсодержащих материалов определ ют на начальной амплитуде огибающей сигналов спиновых эхо, экстраполированных к моменту началапроцессии протонов воды, что позвол ет исключить вли ние времен релаксации на результаты измерений. Однако, начальную- амплитуду огиоающей сигналов спиновых эхо, принедлежащую протонам воды водородсодержащего материала, определ ют по графику релаксационной зависимости , котора  представл ет собой сумму двух экспонент от протоно твердого вещества и от протонов воды, или же вычисл ют ее с помощью р да мамематических операций (логарифмировани , экстраполировани  и потенцировани ), что значительно усложн ет и удлин ет процесс измерени  влажности.

Цель предлагаемого изобретени  - уменьщение трудоемкости и ускорение процесса измерени  влажности водородсодержащих материалов.

Дл  этого импульсный протонно-рёзонансный влагомер снабжен пороговым устройством , блоком управлени  и логической cxeмoЙJ причем выход приемника сигналов спиновых эхо соединен через пороговое устройство со входом блока управлени  и, - через логическую схему, - со входом регистратора , выход программатора соединен со счетным входом блока управлени , у которого один выход подключен ко входу программатора , а три других - к управл ющим входам логической схемы. Кроме того, логическа  схема содержиФ блЬК Т рдйёжугбчйого3апоМинат1и  и соединейные последовательно ключевую схему, блок запоминани  и множительно-делительное устройство, причем, выход множительноделительного устройства, подключенный ко входу регистратора, и один выход блока запоминани  соединены с входами блока промежугочного запоминани ,выходы которого подключены к соответствующим входам блока запоминани , при этом один вход ключевой схемы соединен с выходом приемНИка сигналов спиновых эхо, в другой вход - Тоднйм из выходов блока управлени  ,у ко fOpOWWa других выхода - неинвертирующий и инвертирующий, подклЮчШы соотвётСТвенно к управл ющим-входам блока запоминани  и блока промежуточного запоминани . На фиг. 1 приведена блОК-схема предлагаемого импульсного протонно-резонансного влагомера; на фиг. 2 - эпюры напр жений , иллюстрирующие его работу. Импульсный протонно-резонансный влагомер содержит программатор 1, генератор 2 радиочастотных импульсов, колебательный контур 3 с исследуемымобразцом, наход щийс  в рабочем зазоре посто нного магнита 4, приемник 5 сигналов спиновых эхо, пороговое устройство 6 с заданным уровнем порогового напр жени  Vo, блок 7 управлени , логическую схему 8, котора  состоит из ключевой схемы 9, блока 10 запоминани , множитёльно-делктёльнбго устройства И, блока 12 промежуточцого запоминани , и регистратор 13. Предлагаемый влагомер работает следующим образом. Выработанна  программатором 1 последовательность л/2-t -л -2т -л -2г -импульсов (б), где т - раССТб йГЯе между л/2 и первым л-импульсом, поступает на счетный вход блока 7 управлени . С выхода генератора 2 мощные радиочастотные импульсы поступают на колебательный контур 3, который вместе с исследуемым образцом находитс  в рабочем зазоре посто нного магнита 4. Сигналы спиновых эхо, возникающие на колебательном контуре 3, поступают на вход приемника 5, в котором они усиливаютс  и детектируютс . По вивща с  на выходе приемника 5 последовательность сигналовспиновых эхо (а), поступает на вход логической схемы 8 и на вход порогового устройства 6, в коюром происходит сравнение амплитуд сигналов спиновых эхо с заданным уровнем порогового напр жени  Vo. Как только уровень напр жени  Vo становитс  равным или меньшим величины амплитуды Ai (а), на выходе порогового устройства 6 по вл етс  импульс (в), который поступает на второй вход блока 7 управлени , и, тем самым, фиксирует количество, п импульсов последовательности л/2-т-л -

Claims (3)

1. 661323 -2:-rt 2r-..., поступивших с выхода программатора 1. Поступившие на счетный вход блока 7 управлени  11(п+1)-й (п + 2)-й и {п + 3)-й импульсы последовательности л/2-г-л - -2т- л-2г-... распредел ютс  в последнем таким образом, что на его выходе, подключенном к одному из управл ющих входов логической схемы 8, а именно - к управл ющему входу ключевой схемы 9, формируютс  два импульса «ворот (2), а на другом, подключенном к управл ющему входу программатора 1, по вл етс  только (п + 3)-й импульс (д). Импульсы «ворот открывают .вход ключевой схемы 9 и проГ1ускают ни соответствующие входы .блока 10 запоминани  два сигнала спиновых эхо Ai+i и Ain, а(пч-3)-й импульс отключает программатор 1. В это врем  открываютс  два Других выхода блока 7 управлени , причем на одном выходе - неинвертирующем, по вл етс  последовательность из п-тактовых импульсов (е), которые поступают на управл ющий вход блока 10 запоминани , а на другом - инвертирующем, по вл етс  поСледовательйость из (п-1)-го тактов.ых импульсов (ж) дл  управлени  блоком 12 промежуточного запоминани . Таким образом, уровни напр жений, пропорциональные амплитудам .i и Ai.j. Сигналов спиновых эхо, будут удерживатьс  на элементах блока 10 запоминани  до тех пор, пока на его управл ющий вход не начнут поступать тактовые импульсы (е) с неинвертирующего выхода блока 7 управлени . Аналогичным по функциональному назначению  вл етс  блок 12 промежуточного запоминани , управл емый тактовыми импульсами (ж) с инвертирующего выхода блока .7 управлени . С приходом первого тактового импульса на управл ющими вход блока 10 запоминани  на его выходах: одновременно, по вл ютс  два импульса с амплитудами At+i и Ai + i (з, и). Импульс с амплитудой Ai«.i (и) поступает на вход блока 12 промежуточного запоминани  и Одновременно на один вход множительно-делительного устройства 11, а импульс с амплитудой (з) - непосредственно на другой вход множительноделительного устройства 11, на выходе которого по вл етс  импульс с амплитудой А, равньгй по..ве.личине-отнощению A- t/At+j (к). Этот импульс одновременно поступает на вход регистратора 13 и на один из входов блока 12 промежуточного запоминани . В момент поступлени  первого тактового импульса (ж) с инвертирующего выхода блока 7 управлени  на в,ыходах блока 12 промежуточного запоминани  по вл ютс  два импульса с амплитудами и |л, м), которые затем .поступают на соответствующие входы блока 10 запоминани . При поступлении второго тактового импульса (е) на управл ющий вход-блока 19 запоминани . на его выходах по вл ютс  два импульса (з, и) уже с амплитудами Aj+.t и Ai, а на выходах блока 12 промежуточного запоминани  - и (л, м). Цикл вычислени  последующих амплитуд А,, и т. д. будет продолжатьс  до тех пор, пока количество тактовых импульсов (е) на неинвертирующем выходе блока 7 управлени  не равно количеству п импульсов последовательности л/2-с-ii-2r- -2с..., которое ранее было зафиксировано в блоке 7 управлени . По окончании цикла регистратор 16 фиксирует уровень напр жени , равный величине начальной амплитуды АО , котора  однозначно характеризует влажность исследуемого вещества. Таким образом, искомую начальную амплитуду АО , определ емую с помощью предлагаемого влагомера, можно представить в виде отношени  , где Ai+i и - амплитуды д;игналов спиновыхэхо ,. визникавэщих соответственно после (п + 1)-го и (п + 2)-го л-радиоимпульсов по .следолательности л/2-т-л-21: л -2 -:.. -п - количество тактовых импульсов (е) на неинвертирующем выходе блока 7 управлени . В качестве регистратора 13 может быть использован, например, пиковый вольтметр, щкала которого проградуирована в процентах влажности водородсодержащего вещества ., Измерение влажности водородсодержащих материалов с помощью предлагаемого влагомера позвол ет значительно уменьщить трудоемкость и сэкономить врем  измерений, так как весь процесс определени  начальной амплитуды огибающей сигналов спиновых эхо происходит за врем , меньщее периода повторени  последовательности импульсов . В диапазоне малых влажностей у многих водородсодержащиж материалов времена спин-спиновой релаксации составл ющих от протонов твердого вещества и от протонов воды отличаютс  незначительно. Кроме того, количество протонов твердого вещества при изменении влажности непосто нно, что затрудн ет процесс градуировки влагомеров . В предлагаемом импульсном прртоннорезонансном влагомере, благодар  применению порогового устройства 6, уровень порогового напр жени  Vo при соответствующем количестве импульсов последовательности д/2-г-л 2г-л-2т-... можно задать таким, что погрешности от вли ни  протонов твердого вещества на результаты измерени  влажности будут минимальными . Формула изобретени  1.Импульсный протонно-резонансный влагомер, содержащий программатор, генератор радиочастотных импульсов, колебательный контур с исследуемым образцом, размещенный в зазоре посто нного магнита, приемник сигналов спиновых, эхо и регистратор , отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  трудоемкости и ускорени  процесса измерени  влажности, он снабжен пороговым устройством, блоком управлени  и логической схемой, причем выход приемника сигналов спиновых эхо соединен через пороговое устройство совходом блока управлени  и, - через логическую схему, - со входом регистратора, выход программатора соединен со счетным входом блока управлени , у которого один выход подключен ко входу программатора, и три других - к управл ющим входам логической схемы. 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что логическа  схема содержит блок промежуточного запоминани  и соединенные последовательно ключевую схему, блок запоминани  и множительно-делительное устройство , причем выход множительно-делительного устройства, подключенный ко входу регистратора, и один выход блока запоминани  соединены со входами блока промежуточного запоминани , выходы которого подключены к соответствующим входам блока запоминани , при этом ключевой схемы соединен с выходом приемника сигналов спиновых эхо, а другой вход - с одним из выходов блока управлени , у которого два других выхода - неинвертирующий и инвертирующий, подключены соответственно к управл ющим входам блока запоминани  и блока промежуточного запоминани . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 169871, кл. G.O N 27/78, 1965.
2. 2.Патент ФРГ № 2212047,кл. 42 1 9/51, 1974. ,
3. 3.Черницын А. И. Измерение влажности твердых тел импульсным методом ЯМР, в кн. «Радиоспектроскопи  твердого тела, М., «Атомиздат, 1967, с. 87-90.