基于核磁共振方法的磁场测量仪——控制与显示部分

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核磁共振理论诞生于1946年,经过60多年的发展已经相当成熟,用于建立以原子常数为尺度的磁场参量自然基准,具有测量精度高、受外界干扰小、信号稳定清晰等其它方法无法比拟的优势。本文介绍了核磁共振理论原理,以及基于核磁共振方法的数字化标准磁场测量仪系统的设计与开发,深入阐述了系统控制与显示部分的软硬件设计方案。   本系统以边缘振荡器的设计以及核磁共振信号的提取为核心,从节约测量时间的角度出发,首先利用霍尔效应器件粗略测量磁感应强度,根据核磁共振理论选择仪器档位。进而使用单片机控制D/A转换器输出,通过改变变容二极管反向偏压调整边缘振荡器的振荡频率,实现共振信号的自动搜索和跟踪。最后采用CPLD和单片机测量边缘振荡器的振荡频率,根据拉莫尔进动公式转换成待测磁场的磁感应强度,由液晶显示器输出测量结果和核磁共振信号的示意图。   本设计从电源、电路设计和印刷电路板制作三个角度保证设计的可靠性,使量程达到0.1T~2T,精度为10-5~10-6,并以实验事实为依据,对边缘振荡器的原理做了进一步探讨。   实验证明,本仪器体积小、重量轻、成本低、操作简便、测量精度高且速度快,适合用作标准磁场测量仪。
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