[发明专利]一种基于单片机的核磁共振谱仪电路

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振谱仪，特别涉及一种基于单片机的核磁共振谱仪电路。

背景技术

目前，由于核磁共振检测技术具有对被检测样本无损、无辐射等优点，已广泛应用于医用成像以及物质检测鉴别等领域。用于物质检测鉴别的核磁共振谱仪通常由磁体、线圈和电路系统组成。其中电路系统主要包含射频脉冲发射模块、收发转换模块、FID信号接收模块以及信号处理模块等。常规核磁谱仪的射频脉冲发射模块通常将脉冲序列信息存入SRAM中，由微处理器或微机读出SRAM中的脉冲序列信息，交由可编程器件产生与脉冲序列对应的高低电平，再通过脉冲发生器产生脉冲序列。收发转换模块以及信号接收处理模块中大部分电路也已数字化，时域自由衰减信号FID通过收发状态转换开关进入接收回路，经低噪声放大、变频、中频放大、A/D转换后进行数字信号处理。但是，传统的核磁谱仪电路拓扑结构和所采用的技术比较复杂，所使用的芯片价格昂贵。

发明内容

发明目的：提出一种基于单片机的核磁共振谱仪电路，使得核磁共振谱仪电路拓扑结构简单易于实现小型化，同时降低造价。

技术方案：一种基于单片机的核磁共振谱仪电路，包括：

频率源模块，用于产生三路正弦信号，其中两路正弦信号相位差为90°；

与所述频率源模块连接的脉冲产生与收发状态转换模块；用于接收来自所述频率源模块的相位差为90°的正弦信号，并采用高速单片机控制模拟开关的通断以产生多种脉冲序列的高频脉冲激励信号，同时采用高速单片机控制模拟开关实现高频脉冲激励信号的发送和FID信号接收两种电路状态的转换；

与所述脉冲产生与收发状态转换模块连接的信号接收与处理显示模块；接收所述脉冲产生与收发状态转换模块输出的FID信号并进行低噪声放大后，与所述频率源模块产生的第三路正弦信号进行混频，生成中频FID信号后传输至外部显示设备。

所述脉冲产生与收发状态转换模块包括脉冲产生电路、收发状态转换电路、第一单片机；其中：

所述脉冲产生电路包括依次连接的第一SPDT模拟开关、第一SPST模拟开关、缓冲器、功率放大器；第一SPDT模拟开关的两个触头分别对应连接所述频率源模块的两路正弦信号输出端，所述第一SPDT模拟开关的控制端连接第一单片机的第一I/O口，第一SPST模拟开关的控制端连接单片机的第二I/O口；所述单片机控制第一SPDT模拟开关选择接收来自频率源模块的一路正弦信号，并控制第一SPST模拟开关的通断生成脉冲信号，脉冲信号经所述缓冲器和功率放大器后生成高频脉冲激励信号；

所述收发状态转换电路包括连接所述功率放大器的第二SPDT模拟开关；所述第二SPDT模拟开关的两个触头分别对应连接所述功率放大器的输出端和所述信号接收与处理显示模块，所述第二SPDT模拟开关的公共端连接核磁共振谱仪的射频线圈，所述第二SPDT模拟开关的控制端连接所述第一单片机的第三I/O口；所述第一单片机控制第二SPDT模拟开关选择将射频线圈连接所述功率放大器输出端，接收高频脉冲激励信号进行样品激发，或者将射频线圈连接所述信号接收与处理显示模块，输出中频FID信号到所述信号接收与处理显示模块。

其中，所述频率源模块包括第二单片机、与所述第二单片机连接的第一至第三DDS芯片、以及分别与所述第一至第三DDS芯片对应连接的第一至第三低通滤波器，还包括与第三低通滤波器连接的缓冲器，所述缓冲器的输出端连接所述信号接收与处理显示模块；所述频率源模块采用直接数字式频率合成技术，采用第二单片机控制第一至第三DDS芯片产生三路正弦信号，其中第一DDS芯片和第二DDS芯片输出的正弦信号相位差为90°，所述第三DDS芯片输出正弦信号到所述信号接收与处理显示模块，与所述脉冲产生与收发状态转换模块输出的FID信号进行混频处理，生成差频信号。

作为本发明的改进，所述收发状态转换电路还包括位于所述第二SPDT模拟开关和所述信号接收与处理显示模块之间的第二SPST模拟开关；所述第二SPST模拟开关的控制端连接所述第一单片机的第四I/O口；所述第二SPST模拟开关在所述第一单片机的控制下能够隔离所述收发状态转换电路和所述信号接收与处理显示模块。