[发明专利]一种基于ARM的核磁共振波谱仪气动温控系统

说明书

一种基于ARM的核磁共振波谱仪气动温控系统，以ARM为控制器，利用其内嵌的CAN控制器实现CAN总线通信，通过PID控制算法控制气流和温度，实现控制NMR实验样品的更换和旋转，检测并控制样品的温度等功能。基于ARM的NMR波谱仪气动温控系统控制精度满足设计要求，作为NMR波谱仪的一个功能系统，可以按预期性能对样品实施变温、进出磁体、旋转等操作，使后续实验能够顺利进行。满足自主研发的500MHz核磁共振波谱仪系统的需求。

技术领域

本发明涉及一种基于ARM的核磁共振波谱仪气动温控系统，适用于机械领域。

背景技术

在核磁共振(NMR)波谱仪中，气动温控系统是波谱仪硬件系统的一部分，由气动控制单元和变温控制单元组成。气动控制单元通过控制气体流量实现样品的旋转，从而改善样品空间内有效磁场均匀度，提高仪器分辨率。同时，该单元还负责实现样品进出，以及样品温度的控制，以观察样品在不同温度下的NMR波谱的检测。基于ARM(Advanced RISCMachine，先进精简指令计算机)芯片的设计可以提高系统运行速度与控制灵活性，同时能降低生产成本；采用PID(Proportional-Integral-Differential，比例积分微分)控制器可以有效地进行连续系统动态品质校正，具有参数整定方式简便、结构改变灵活(P、PI、PD、PID)等优点。

发明内容

本发明提出了一种基于ARM的核磁共振波谱仪气动温控系统，以ARM为控制器，利用其内嵌的CAN控制器实现CAN总线通信，通过PID控制算法控制气流和温度，实现控制NMR实验样品的更换和旋转，检测并控制样品的温度等功能。

本发明所采用的技术方案是：

所述气动温控系统采用ST公司的STM32F103芯片实现控制功能，该系列有多种可选型号，可根据不同的控制需求选择相应的配置，利用其大容量的内存实现数据的快速读取，丰富的外设资源实现系统功能。

所述气动温控单元主要由气动控制模块，温度控制模块，电源模块和机箱4个部分组成。

所述气动控制模块由气动控制板和3个比例电磁阀构成，完成样品进出和旋转的功能。

所述温度控制模块包括温度控制、检测和加热3个部分，完成探头内样品温度监测和控制的功能，同时将测量得到的温度进行实时显示。

所述电源模块由1个多路输出的变压器和1块电源板构成，为其他模块提供稳定的工作电压，并通过背板与其他模块连接。

所述机箱是整个系统的载体，为系统提供各种外部接口（如CAN通讯接口，温度采集接口DB15和加热电源，气动控制接口等）。

所述气动控制软件由主程序和中断服务程序2个部分组成，其中中断服务程序中又包含CAN收发中断和定时/计数器中断。

本发明的有益效果是：基于ARM的NMR波谱仪气动温控系统控制精度满足设计要求，作为NMR波谱仪的一个功能系统，可以按预期性能对样品实施变温、进出磁体、旋转等操作，使后续实验能够顺利进行。满足自主研发的500MHz核磁共振波谱仪系统的需求。

附图说明

图1是本发明的系统总体组成框图。

图2是本发明的气动控制部分功能模块图。

图3是本发明的气动控制部分信号调理框图。

图4是本发明的气动控制部分软件程序流程图。

图5是本发明的温度控制部分功能模块图。

图6是本发明的温度控制部分软件程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。