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基于核磁共振方法的磁场测量仪

作　者: 姚晓宁
导　师: 王文理
学　校: 河北大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 核磁共振边缘振荡器调制磁场探头稳压电源
分类号: O482.532
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

核磁共振是指磁矩不为零的原子或原子核在恒稳磁场的作用下对电磁辐射能的共振吸收现象。核磁共振法测量磁场是目前的测量磁场的方法中精度较高的磁场测量方法,由于原子核的回旋磁比能够精确的测定到10-5～10-7量级,因此核磁共振法测量的磁场也可以精确的测定到10-5～10-7量级,目前核磁共振法测量磁场在磁场测量领域得到了广泛的应用。本文首先从核磁共振原理出发,阐述了本设计核磁共振磁场仪的理论基础,然后通过软硬件结合的系统方案,采用扫场的方式完成了本核磁共振测场仪的设计,包括：核磁共振信号的获取、核磁共振信号的自动搜索和跟踪、核磁共振信号的控制与显示及信号的调理电路。本文的重点在于核磁共振信号的获取部分及信号的调理电路,通过对比以往的经典方案,完成了边缘振荡器的设计；在信号的调理电路部分,完成了对振荡电路信号的整流,并有效滤除了工频信号及其他噪声的干扰。本文还使用了霍尔元器件,粗测了待测磁场的磁感应强度,大大缩短了测量时间。实验数据表明,本设计方案提高了原有核磁共振测场仪的测量范围及扫描速度,并且具有体积小重量轻的优点,增强了设备的实用性,适合用于对磁场的强度进行标定。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章引言  9-16
  1.1 磁场测量技术的研究背景  9-12
  1.2 研究意义及发展趋势  12-13
  1.3 核磁共振法测量磁场的国内外研究状况  13-14
  1.4 本论文主要内容及章节安排  14-16
第2章核磁共振理论原理  16-26
  2.1 原子核的自旋与磁矩  16-17
  2.2 自旋核在外磁场中的能量分布  17-18
  2.3 自旋核在外磁场中的运动  18-19
  2.4 自旋核群的磁化  19-20
  2.5 核磁共振现象的产生  20-22
  2.6 核磁共振矢量模型描述  22-25
  2.7 核磁共振的信号  25-26
第3章核磁共振磁场测量仪的系统设计方案  26-35
  3.1 核磁共振信号的产生  26
  3.2 核磁共振信号的获取  26-33
    3.2.1 感应法  27-28
    3.2.2 平衡法  28-30
    3.2.3 吸收法  30-32
    3.2.4 方案比较  32-33
  3.3 本论文系统设计方案  33-35
第4章边缘振荡器及调理电路的设计  35-56
  4.1 边缘振荡器主电路的选取  35
  4.2 经典振荡器电路的分析  35-38
  4.3 边缘振荡器原理的探讨  38-40
    4.3.1 现有理论分析  38-39
    4.3.2 进一步探讨  39-40
  4.4 边缘振荡器电路  40-45
    4.4.1 变容二极管的选取  43-44
    4.4.2 探头的制作  44-45
  4.5 调理电路  45-53
    4.5.1 带阻滤波器  46-50
    4.5.2 低通滤波器  50
    4.5.3 放大电路  50
    4.5.4 波形平均器  50-52
    4.5.5 整形电路  52-53
  4.6 霍耳效应粗测计  53-56
    4.6.1 霍尔效应粗测原理  54-55
    4.6.2 霍尔效应粗测磁场电路  55-56
第5章调制磁场及直流稳压电源的设计  56-63
  5.1 调制磁场的作用  56-57
  5.2 调制磁场的实现  57-58
  5.3 频率调制方法  58-60
  5.4 直流稳压电源的设计  60-63
第6章共振信号的自动搜索及频率测量与显示  63-65
  6.1 信号的自动搜索与跟踪系统  63-64
  6.2 频率测量与显示  64-65
第7章结束语  65-69
  7.1 测量结果及结论  65-67
  7.2 误差分析  67
  7.3 创新点及欲改进点  67-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间发表论文情况  72-73
致谢  73

基于核磁共振方法的磁场测量仪

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