SU693229A1 - Устройство дл выделени и накоплени сигнала парамагнитного резонанса - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ И НАКОПЛЕНИЯ СИГНАЛА ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

Изобретение относитс  к области измерительной техники и предназначено дл  использовани  в спектрометрии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

Известны различные устройства дл  обработки сигналов в импульсных спектрометрах ЭПР. Одним из таких устройств  вл етс  стробирующий интегратор, используемый дл  выделени  и накоплени  полезного сигнала , содержащий последовательно соединенные две мостовые управл емые схемы на диодах, предназначенные дл  раст жени  коротких сигналов спинового эха, и аналогичньш накопитель на емкости 1.

Недостатком этого интегратора  вл етс  ограниченное врем  накоплени  и наложение на полезный сигнал периодических помех, что ограничивает чувствительность и разрешающую способность спектрометра, в котором он используетс .

Другое известное устройство дл  обработки сигналов спинового эха содержит две быстрые схемы фиксации, кажда  из которых состоит из соединенных последовательно стробирующего удлинител  сигналов, аналого-цифрового преобразовател , цифроаналогового преобразовател  и аналогового накопител  2. Втора  быстра  схема фиксации включаетс  через 80 не после первой, она компенсирует сдвиг нул  первой быстрой схемы фиксации, но не устран ет вли ни  периодических помех. Кроме того, вс  схема этого устройства не рассчитана на долговременное накопление сигнала, т. е, на прием сигналов, меньших уровн  шумов и помех .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению  вл етс  устройство дл  выделени  и накоплени  сигнала парамагнитного резонанса в импульсном устройстве ЭПР, содержащее последовательно соединенные широкополосный усилитель, стробирующий удлинитель импульсных сигналов, аналого-цифровой преобразователь и цифровой накопитель. Устройство содержит также программирующий блок, который вырабатывает импульсы управлени . К соответствующим выходам этого блока подключены управл ющие входы стробирующего удлинител  импульсных сигналов , аналого-цифрового преобразовател  и цифрового накопител  3. Дл  устранени  вли ни  периодических помех производ т черезпериодное воздействие на образец таким образом, что в одни периоды, например нечетные, полезные сигналы отсутствуют, при этом производ т измерение величиньЕ помех и шумов, а в другие периоды, напри1мер четные, производ т измерение суммарной величины полезного сигнала, помех и шумов. Измеренные в нечетные периоды величины подаютс  в цифровой накопитель с противоположным знаком по отношению к величинам, полученным в четные периоды. Поэтому соответствующие помехи, измеренные в четные и нечетные периоды, компенсируют друг друга. Недостатком устройства дл  обработки резонансного сигнала  вл етс  большой уровень погрешности квантовани  при прие ме слабых по сравнению с помехами сигналов , что приводит к снижению чувствительности и разрешаюш,ей способности спектрометра , в котором это устройство используетс . Цель изобретени  - повышение чувствительности и разрешающей способности в импульсной спектрометрии ЭПР путем умень шени  погрешности квантовани  при приеме слабых по сравнению с помехами сигналов . Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство содержащее широкополосный усилитель, последовательно соединенный со стробирующим удлинителем импульсных сигналов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), последовательно соединенный с цифровым накопителем, и программируюший блок, к соответствующим выходам которого подключены управл ющие входы стробирующего удлинител , АЦП и накопител , снабжено блоком компенсации периодической помехи, содержащим последовательно соединенные дополнительный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) аналоговый вычислитель и узкополосный усилитель , причем вход дополнительного АЦП соединен с выходом стробирующего удлинител  импульсных сигналов, а управл ющий вход - с одним из выходов программирующего блока, второй вход аналогового вычислител  подключен к выходу стробирующего удлинител  импульсных сигналов, выход узкополосного усилител  соединен со входом основного АЦП, последовательно соединенного с цифровым накопителем. На чертеже представлена блок-схема устройства дл  выделени  и накоплени  сигнала парамагнитного резонанса. Устройство содержит последовательно соединенные широкополосный усилитель 1, стробирующий удлинитель 2 импульсных сигналов, аналого-цифровой преобразователь 3, цифроаналоговый преобразователь 4, аналоговый вычислитель 5, второй вход которого подключен к выходу стробирующего удлинител  2 импульсных сигналов, узкополосный усилитель 6, аналого-цифровой преобразователь 7, цифровой накопитель 8. Устройство содержит также программирующий блок 9, к соответствующим выводам которого подключены управл ющие входь стробирующего удлинител  2 импульсных сигналов, двух аналого-цифровых преобразователей 3 и 7 и цифрового накопител  8. Аналого-цифровой преобразователь 3, цифроаналоговый преобразователь 4, аналоговый вычислитель 5 и узкополосный усилитель 6 образуют блок компенсации периодической помехи. Устройство работает следующим образом . Напр жение на выходе усилител  1 состоит из трех составл ющих: полезного сигнала (спинового эха или свободной индукции ), шумов и периодической помехи. Благодар  черезпериодному воздействию на образец в каждом нечетном периоде измерени  полезный сигнал отсутствует и напр жение на выходе усилител  1 состоит только из шумов и периодической помехи . Стробируюший удлинитель 2 под действием запускающего импульса, поступаюшего на его управл ющий вход от программирующего блока 9, производит временную выборку из поступающего на его основной вход напр жени  от усилител  1 и раст гивает его по времени до величины, достаточной дл  работы последующих элементов. Аналого-цифровой преобразователь 3 преобразует амплитуду поступающего на его вход пр моугольного импульса в цифровую форму в те периоды измерени , когда полезный сигнал отсутствует. Тем самым он производит измерение в цифровой форме амплитуды периодической помехи и запоминает ее до следующего измерени . Цифроаналоговый преобразователь 4 преобразует запомненное в цифровой форме значение амплитуды периодической помехи снова в напр жение. В аналоговом вычислителе 5 четные и нечетные периоды производитс  вычитание из сигналов, поступающих на его второй вход от стробирующего удлинител  импульсов, составл ющей периодической помехи, поступающей на его первый вход от цифроаналогового преобразовател  4. В результате напр жение на выходе аналогового вычислител  5 содержит в нечетные периоды щумовую составл ющую и небольщой остаток от периодической помехи , меньший шага квантовани  аналогоцифрового преобразовател  3, а в четные периоды содержит полезный сигнал, шумовую составл ющую и тот же самый остаток периодической помехи. После усилени  в усилителе 6, выходное напр жение аналогового вычислител  преобразуетс  в цифровую форму в аналого-цифровом преобразовате