專利名稱：用于核磁共振磁路的溫度伺服系統及共振頻率搜索方法
技術領域：
本發明涉及一種用于核磁共振磁路的溫度伺服系統及共振頻率搜索方法，具體涉及一種搜索當前溫度條件下的最優核磁共振頻率，從而達到提高核磁共振檢測效果的一種伺服系統。
背景技術：
目前，稀土永磁材料廣泛應用于核磁共振檢測系統的磁路。由于稀土永磁材料的性能具有較高的溫度系數，因此永磁型核磁共振系統一般包括一個恒溫控制系統，并且在磁路的周圍包裹一層保溫材料，控制磁路的溫度環境處于設置的固定值，從而達到控制磁路性能的目的。但是恒溫系統大大增加了永磁型核磁共振檢測系統的體積，特別是應用于便攜式核磁共振檢測系統時，將帶來極大的不便。

發明內容
技術問題本發明的目的提供一種用于永磁型核磁共振檢測的頻率伺服系統，它可以提高核磁共振檢測系統的效果。技術方案為解決上述技術問題，本發明提供了一種用于核磁共振磁路的溫度伺服系統，該系統用于核磁共振芯片，其包括芯片磁體，與該芯片磁體相匹配的核磁共振探頭，該系統包括溫度測量系統，用于測量芯片磁體或者外界環境的溫度；核磁共振頻率調節系統，用于搜索當前溫度條件下的最優核磁共振頻率f，調節核磁共振探頭振蕩電路的頻率和控制射頻脈沖序列發射頻率等于最優核磁共振頻率f ；核磁共振控制系統，用于發射頻率為f的射頻脈沖序列給核磁共振探頭從而激發樣本檢測區域的被檢測樣本處于核磁共振狀態，核磁共振探頭接收樣本檢測區域被檢測樣本的核磁共振信號并發送給核磁共振控制系統，核磁共振控制系統對接收的核磁共振檢測信號進行處理，并計算當前核磁共振頻率f的核磁共振信號的強度。優選的，所述溫度測量系統測量的溫度信號通過有線或者無線的方式傳輸給核磁共振頻率調節系統，核磁共振頻率調節系統根據此溫度信號搜索當前溫度條件下的最優核磁共振頻率。優選的，溫度測量系統為與芯片磁體或者核磁共振探頭相連接的溫度應變片，或為與芯片磁體或者核磁共振探頭相連接的溫度傳感器或者其它溫度測量裝置。優選的，核磁共振頻率調節系統根據輸入的溫度信號，基于核磁共振磁體磁場強度與溫度之間的關系模型，確定輸入溫度條件下的磁場強度初值Btl及對應的核磁共振頻率初值&，利用核磁共振頻率調節系統在&鄰域內進行搜索，確定輸入溫度條件下的最優核磁共振頻率。
優選的，調節核磁共振探頭振蕩電路頻率可以通過自動的手段調節振蕩電路電容或者電阻的參數值來實現，也可以通過手動的手段調節振蕩電路電容或者電阻的參數值來實現。本發明還提供一種共振頻率搜索方法，該方法包括如下步驟步驟1 調節核磁共振探頭振蕩電路頻率為&，并給核磁共振探頭輸入頻率為&脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度S0 ；步驟2 前向初始搜索，調節核磁共振探頭振蕩電路頻率為/。+=/。+ΔΧ，并給核磁共振探頭輸入頻率為/。+=/。+△/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度4= +- ；/。+是前向初始搜索后當前振蕩電路頻率；Δ f0是頻率搜索步長是核磁共振信號初始強度內+是前向初始搜索后核磁共振信號當前強度是前向初始搜索后核磁共振信號當前強度與初始強度之差；步驟3 逆向初始搜索，調節核磁共振探頭振蕩電路頻率為/?！?/。-ΔΛ，并給核磁共振射頻探頭輸入頻率為/?！?/。-Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度4 As·。— = ^0- ；/。—是逆向初始搜索后當前振蕩電路頻率；Δ f0是頻率搜索步長；^是核磁共振信號初始強度是逆向初始搜索后核磁共振信號當前強度；&。—是逆向初始搜索后當前核磁共振信號強度與初始強度之差；步驟4 如果< 0且As0- < 0，則核磁共振頻率為f = L并停止搜索；如果A^ > 0， 則i = 1，執行步驟5;否則，i = 1，執行步驟6 ;i為自然數；步驟5 前向搜索，調節核磁共振探頭振蕩電路頻率為_/；+ =A +Af，并給核磁共振射頻探頭輸入頻率為_/；+ =_/；—+, +Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度<，&「= < ，如果< 0，搜索停止，核磁共振頻率/ = ，否則i = i+Ι，繼續執行步驟5 ;_/；+是前向搜索本次迭代后當前振蕩電路頻率；/—+,是前向搜索本次迭代前振蕩電路頻率；Δ f是頻率迭代步長；是前向搜索頻率迭代后與迭代前核磁共振信號強度之差是前向搜索頻率迭代后核磁共振信號強度^二是前向搜索頻率迭代前核磁共振信號強度；步驟6 逆向搜索，調節核磁共振探頭振蕩電路頻率為_/；— -Af，并給核磁共振射頻探頭輸入頻率為/—=_/；——, -Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度=(-C1，如果⑶，搜索停止，核磁共振頻率/ = _/；—，否則i = i+Ι，繼續執行步驟6 ;_/；—是逆向搜索本次迭代后當前振蕩電路頻率；/——,是逆向搜索本次迭代前振蕩電路頻率；Δ f是是頻率迭代步長；是逆向搜索頻率迭代后與迭代前核磁共振信號強度之差；(是逆向搜索頻率迭代后核磁共振信號強度；C1 是逆向搜索頻率迭代前核磁共振信號強度。有益效果本發明的用于永磁型核磁共振檢測的頻率伺服系統，根據當前溫度條件，搜索當前溫度環境下的最優核磁共振頻率f，并調節核磁共振射頻探頭振蕩電路頻率為 f，調節核磁共振控制系統發射的射頻脈沖發射頻率為f，修正了環境溫度變化對永磁型磁體性能的影響，從而提高了核磁共振檢測系統的效果。該系統適用于傳統的永磁型核磁共振檢測系統，特別適用于便攜式永磁型核磁共振檢測系統及核磁共振檢測芯片。


圖1為本發明一種用于核磁共振磁路的溫度伺服系統及頻率搜索方法結構圖；圖2為本發明核磁共振頻率調節系統搜索當前溫度條件下最優核磁共振頻率的流程圖；核磁共振顯微檢測芯片101，芯片磁體201，核磁共振探頭202，核磁共振檢測區域 203。
具體實施例方式下面將參照附圖對本發明進行說明。本發明提供的用于核磁共振磁路的溫度伺服系統，該系統用于核磁共振芯片101， 其包括芯片磁體201，與該芯片磁體201相匹配的核磁共振探頭202，該系統包括溫度測量系統，用于測量芯片磁體201或者外界環境的溫度；核磁共振頻率調節系統，用于搜索當前溫度條件下的最優核磁共振頻率f，調節核磁共振探頭202振蕩電路的頻率和控制射頻脈沖序列發射頻率等于最優核磁共振頻率f ；核磁共振控制系統，用于發射頻率為f的射頻脈沖序列給核磁共振探頭202從而激發樣本檢測區域203的被檢測樣本處于核磁共振狀態，核磁共振探頭202接收樣本檢測區域203被檢測樣本的核磁共振信號并發送給核磁共振控制系統，核磁共振控制系統對接收的核磁共振檢測信號進行處理，并計算當前核磁共振頻率f的核磁共振信號的強度。所述溫度測量系統測量的溫度信號通過有線或者無線的方式傳輸給核磁共振頻率調節系統，核磁共振頻率調節系統根據此溫度信號搜索當前溫度條件下的最優核磁共振頻率。溫度測量系統為與芯片磁體201或者核磁共振探頭202相連接的溫度應變片，或為與芯片磁體201或者核磁共振探頭202相連接的溫度傳感器或者其它溫度測量裝置。核磁共振頻率調節系統根據輸入的溫度信號，基于核磁共振磁體磁場強度與溫度之間的關系模型，確定輸入溫度條件下的磁場強度初值~及對應的核磁共振頻率初值fo， 利用核磁共振頻率調節系統在fo鄰域內進行搜索，確定輸入溫度條件下的最優核磁共振頻率。調節核磁共振探頭202振蕩電路頻率可以通過自動的手段調節振蕩電路電容或者電阻的參數值來實現，也可以通過手動的手段調節振蕩電路電容或者電阻的參數值來實現。本發明提供的共振頻率搜索方法，該方法包括如下步驟步驟1 調節核磁共振探頭202振蕩電路頻率為f^，并給核磁共振探頭202輸入頻率為&脈沖序列，利用核磁共振探頭202檢測樣本檢測區域203被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度步驟2 前向初始搜索，調節核磁共振探頭202振蕩電路頻率為/。+ = /ο+Δ/0，并給核磁共振探頭202輸入頻率為=Λ+Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域 203被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度< As0+ = s:-s0 ；/。+是前向初始搜索后當前振蕩電路頻率；是頻率搜索步長是核磁共振信號初始強度；4是前向初始搜索后核磁共振信號當前強度；As0+是前向初始搜索后核磁共振信號當前強度與初始強度之差；步驟3 逆向初始搜索，調節核磁共振探頭202振蕩電路頻率為/?！?/。-Δ/。，并給核磁共振射頻探頭輸入頻率為/?！?/。-Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域 203被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度4,As0- = s0--s0 ；/?！悄嫦虺跏妓阉骱螽斍罢袷庪娐奉l率；是頻率搜索步長；^是核磁共振信號初始強度是逆向初始搜索后核磁共振信號當前強度；&?！悄嫦虺跏妓阉骱螽斍昂舜殴舱裥盘枏姸扰c初始強度之差；步驟4:如果且A^-<0，則核磁共振頻率為f = &并停止搜索；如果 Δ^>0，貝IJi = 1，執行步驟5;否則，i = 1，執行步驟6 ;i為自然數；步驟5 前向搜索，調節核磁共振探頭202振蕩電路頻率為_/；+ = fU +Af，并給核磁共振射頻探頭輸入頻率為_/；+ =_/；—+, +Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域203 被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度< A^ = < - A，如果< 0，搜索停止，核磁共振頻率/ = _/；—，否則i = i+Ι，繼續執行步驟5 ；_/；+是前向搜索本次迭代后當前振蕩電路頻率；是前向搜索本次迭代前振蕩電路頻率；Δ ·是頻率迭代步長；是前向搜索頻率迭代后與迭代前核磁共振信號強度之差是前向搜索頻率迭代后核磁共振信號強度；‘ 是前向搜索頻率迭代前核磁共振信號強度；步驟6 逆向搜索，調節核磁共振探頭振蕩電路頻率為_/；— =_/；:, -Δ/，并給核磁共振射頻探頭輸入頻率為/—=_/；——, -Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域203 被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度=(-C1，如果<0，搜索停止，核磁共振頻率/ = _/；—，否則i = i+Ι，繼續執行步驟6 ；_/；—是逆向搜索本次迭代后當前振蕩電路頻率；/——,是逆向搜索本次迭代前振蕩電路頻率；Δ f是是頻率迭代步長；是逆向搜索頻率迭代后與迭代前核磁共振信號強度之差；(是逆向搜索頻率迭代后核磁共振信號強度； ^是逆向搜索頻率迭代前核磁共振信號強度。如圖1所示，本發明的核磁共振檢測的頻率伺服系統用于核磁共振顯微檢測芯片 101的示例，包括一個溫度測量系統和一個核磁共振頻率調節系統，溫度測量系統可以為與芯片磁體201或者核磁共振探頭202相連接的溫度應變片或溫度傳感器，也可以為其它溫度測量裝置，核磁共振頻率調節系統根據當前溫度條件，基于溫度與磁體性能之間的關系模型，確定當前溫度條件下的核磁共振頻率‘并通過自動控制或者手動調節核磁共振探頭202振蕩電路的頻率等于&。核磁共振控制系統發射頻率為&的射頻脈沖序列給探頭 202激發樣本檢測區域203被檢測樣本處于核磁共振狀態，探頭202接收樣本檢測區域203 被檢測樣本的核磁共振信號并發送給核磁共振控制系統，核磁共振控制系統對接收的核磁共振檢測信號進行處理，并計算當前核磁共振頻率fo的核磁共振信號的強度。如圖2所示，基于溫度與磁體性能之間的關系模型，確定當前溫度條件下的核磁共振頻率fo為一初始值，需要在其鄰域范圍內搜索當前溫度條件下的最優核磁共振搜索流程如下步驟1 調節核磁共振探頭202振蕩電路頻率為f^，并給核磁共振探頭202輸入頻率為&脈沖序列，利用核磁共振探頭202檢測樣本檢測區域203被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度步驟2 前向初始搜索，調節核磁共振探頭202振蕩電路頻率為/。+ = /ο+Δ/0，并給核磁共振探頭202輸入頻率為= Λ+Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域203被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度< As0+ = s:-s0 ；Λ+是前向初始搜索后當前振蕩電路頻率；Δ f0是頻率搜索步長；^是核磁共振信號初始強度；是前向初始搜索后核磁共振信號當前強度與初始強度之差；4是前向初始搜索后核磁共振信號當前強度；步驟3 逆向初始搜索，調節核磁共振探頭202振蕩電路頻率為/。—=/。- Δ/。，并給核磁共振射頻探頭輸入頻率為/。—=/。-Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域 203被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度4,As0- = s0--s0 ；/。—是逆向初始搜索后當前振蕩電路頻率；Δ f0是頻率搜索步長A—是是逆向初始搜索后核磁共振信號當前強度； As0—是逆向初始搜索后后當前核磁共振信號強度與初始強度之差；^是核磁共振信號初始強度；步驟4 如果< 0且As0- < 0，則核磁共振頻率為f = &并停止搜索；如果As0+ > 0， 則i = 1，執行步驟(5):否則，i = 1，執行步驟6 ;i為自然數；步驟5 前向搜索，調節核磁共振探頭202振蕩電路頻率為_/；+ = /,I1 +Af，并給核磁共振射頻探頭輸入頻率為_/；+ =_/；—+, +Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域203 被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度<，Δ^+ = < ，如果< 0，搜索停止，核磁共振頻率/ = _/；—+,，否則i = i+Ι，繼續執行步驟(5) ；_/；+是前向搜索本次迭代后當前振蕩電路頻率；/—+,是前向搜索本次迭代前振蕩電路頻率；Δ f是頻率迭代步長；是前向搜索頻率迭代后與迭代前核磁共振信號強度之差是前向搜索頻率迭代后核磁共振信號強度；
是前向搜索頻率迭代前核磁共振信號強度；步驟6 逆向搜索，調節核磁共振探頭振蕩電路頻率為/—=_/；——j-Δ/，并給核磁共振射頻探頭輸入頻率為/—=_/；——, -Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域(203) 被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度(M = ^r-C1，如果< 0，搜索停止，核磁共振頻率/ = ，否則i = i+Ι，繼續執行步驟6 ；_/；—是逆向搜索本次迭代后當前振蕩電路頻率；/——,是逆向搜索本次迭代前振蕩電路頻率；Δ f是是頻率迭代步長；是逆向搜索頻率迭代后與迭代前核磁共振信號強度之差；(是逆向搜索頻率迭代后核磁共振信號強度； ^是逆向搜索頻率迭代前核磁共振信號強度。以上所述僅為本發明的較佳實施方式，本發明的保護范圍并不以上述實施方式為限，但凡本領域普通技術人員根據本發明所揭示內容所作的等效修飾或變化，皆應納入權利要求書中記載的保護范圍內。
權利要求
1.一種用于核磁共振磁路的溫度伺服系統，該系統用于核磁共振芯片(101)，其包括芯片磁體001)，與該芯片磁體(201)相匹配的核磁共振探頭002)，其特征在于該系統包括溫度測量系統，用于測量芯片磁體O01)或者外界環境的溫度；核磁共振頻率調節系統，用于搜索當前溫度條件下的最優核磁共振頻率f，調節核磁共振探頭(20 振蕩電路的頻率和控制射頻脈沖序列發射頻率等于最優核磁共振頻率f;核磁共振控制系統，用于發射頻率為f的射頻脈沖序列給核磁共振探頭(20 從而激發樣本檢測區域O03)的被檢測樣本處于核磁共振狀態，核磁共振探頭(20 接收樣本檢測區域(20 被檢測樣本的核磁共振信號并發送給核磁共振控制系統，核磁共振控制系統對接收的核磁共振檢測信號進行處理，并計算當前核磁共振頻率f的核磁共振信號的強度。
2.根據權利要求1所述的用于永磁型核磁共振檢測的頻率伺服系統，其特征在于所述溫度測量系統測量的溫度信號通過有線或者無線的方式傳輸給核磁共振頻率調節系統， 核磁共振頻率調節系統根據此溫度信號搜索當前溫度條件下的最優核磁共振頻率。
3.根據權利要求1所述的用于永磁型核磁共振檢測的頻率伺服系統，其特征在于溫度測量系統為與芯片磁體O01)或者核磁共振探頭(202)相連接的溫度應變片，或為與芯片磁體(201)或者核磁共振探頭(20 相連接的溫度傳感器或者其它溫度測量裝置。
4.根據權利要求1所述的用于永磁型核磁共振檢測的頻率伺服系統，其特征在于核磁共振頻率調節系統根據輸入的溫度信號，基于核磁共振磁體磁場強度與溫度之間的關系模型，確定輸入溫度條件下的磁場強度初值Btl及對應的核磁共振頻率初值&，利用核磁共振頻率調節系統在&鄰域內進行搜索，確定輸入溫度條件下的最優核磁共振頻率。
5.根據權利要求1所述的用于永磁型核磁共振檢測的頻率伺服系統，其特征在于調節核磁共振探頭(20 振蕩電路頻率通過自動的手段調節振蕩電路電容或者電阻的參數值來實現或者通過手動的手段調節振蕩電路電容或者電阻的參數值來實現。
6.一種如權利要求1所述的用于核磁共振磁路的共振頻率搜索方法，其特征在于該方法包括如下步驟步驟1 調節核磁共振探頭(20 振蕩電路頻率為fQ，并給核磁共振探頭(20 輸入頻率為fQ脈沖序列，利用核磁共振探頭(20 檢測樣本檢測區域(20 被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度^；步驟2 前向初始搜索，調節核磁共振探頭(202)振蕩電路頻率為/。+=/。+ΔΧ，并給核磁共振探頭(20 輸入頻率為Λ+=Λ+Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域 (203)被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度< As0+ = +- ；Λ+是前向初始搜索后當前振蕩電路頻率；Δ f0是頻率搜索步長是核磁共振信號初始強度；<是前向初始搜索后核磁共振信號當前強度；As0+是前向初始搜索后核磁共振信號當前強度與初始強度之差；步驟3:逆向初始搜索，調節核磁共振探頭(202)振蕩電路頻率為/?！?/。_Δ/。，并給核磁共振射頻探頭輸入頻率為/?！?/。-Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域 (203)被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度<,As·。—是逆向初始搜索后當前振蕩電路頻率；Δ f0是頻率搜索步長；^是核磁共振信號初始強度是逆向初始搜索后核磁共振信號當前強度；&?！悄嫦虺跏妓阉骱螽斍昂舜殴舱裥盘枏姸扰c初始強度之差；步驟4 如果< 0且A^ < 0，則核磁共振頻率為f = f0并停止搜索；如果As0+ > 0，則 i = 1，執行步驟5 ；否則，i = 1，執行步驟6 ;i為自然數；步驟5:前向搜索，調節核磁共振探頭(20 振蕩電路頻率為/+=_/；—^+Δ/，并給核磁共振射頻探頭輸入頻率為_/；+ =_/；—+, +Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域(203) 被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度OX，如果<< O，搜索停止，核磁共振頻率/ = _/；—，否則i = i+Ι，繼續執行步驟5 ；_/；+是前向搜索本次迭代后當前振蕩電路頻率；是前向搜索本次迭代前振蕩電路頻率；Δ ·是頻率迭代步長；是前向搜索頻率迭代后與迭代前核磁共振信號強度之差是前向搜索頻率迭代后核磁共振信號強度；‘ 是前向搜索頻率迭代前核磁共振信號強度；步驟6 逆向搜索，調節核磁共振探頭振蕩電路頻率為/—=_/；—；-Δ/，并給核磁共振射頻探頭輸入頻率為,-Δ/脈沖序列，利用核磁共振探頭檢測樣本檢測區域(203)被檢測樣本的核磁共振信號，并記錄其信號強度(M =，如果< O，搜索停止，核磁共振頻率/ = _/；—，否則i = i+Ι，繼續執行步驟6 ；_/；—是逆向搜索本次迭代后當前振蕩電路頻率；/——,是逆向搜索本次迭代前振蕩電路頻率；Δ f是是頻率迭代步長；是逆向搜索頻率迭代后與迭代前核磁共振信號強度之差；(是逆向搜索頻率迭代后核磁共振信號強度；C1 是逆向搜索頻率迭代前核磁共振信號強度。
全文摘要
本發明涉及一種用于核磁共振磁路的溫度伺服系統及共振頻率搜索方法，該系統用于核磁共振芯片(101)，其包括芯片磁體(201)，與該芯片磁體(201)相匹配的核磁共振探頭(202)，其特征在于該系統包括溫度測量系統，用于測量芯片磁體(201)或者外界環境的溫度；核磁共振頻率調節系統，用于搜索當前溫度條件下的最優核磁共振頻率f，調節核磁共振探頭(202)振蕩電路的頻率和控制射頻脈沖序列發射頻率等于最優核磁共振頻率f；核磁共振控制系統，用于發射頻率為f的射頻脈沖序列給核磁共振探頭(202)從而激發樣本檢測區域(203)的被檢測樣本處于核磁共振狀態。該發明可以提高核磁共振檢測系統的效果。
文檔編號G01R33/31GK102435967SQ20111036454
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月17日 優先權日2011年11月17日
發明者倪中華, 易紅, 陸榮生 申請人:東南大學