[发明专利]一种基于overhauser效应的新型射频激励系统

说明书

本发明提供了一种基于overhauser效应的新型射频激励系统，属于磁场测量传感器技术领域，包括射频信号源模块、射频功率放大模块及射频激励模块。射频激励模块采用Alderman‑Grant线圈代替传统结构，线圈品质因数更高，输出信号灵敏度高，对overhauser磁力仪中的工作物质极化程度高。在线圈尺寸一定的情况下，仿真过程中，仅通过调节调谐电容值就可以获取线圈所需的谐振频率，使得线圈能够适应不同的工作物质。线圈等效电路结构简单，更容易将线圈调谐在所需的频率范围内。

技术领域

本发明属于磁场测量传感器技术领域，尤其涉及一种基于overhauser效应的新型射频激励系统。

背景技术

质子磁力仪是一种测量地磁场的重要科学仪器，普通的质子磁力仪主要是采取静态极化的方式，通过对线圈通直流电，在一段时间后断开激励电流，此时线圈上感应到一种拉莫尔旋进信号，该信号的旋进频率与地球磁场强度存在一定的比例关系，测定质子的旋进频率即可算出地磁场总强度。但是在静态极化方式下，质子激发程度较低，使得输出信号的幅值极其微弱，经过放大器后的性噪比较低，因而质子磁力仪的精度与灵敏度不是特别高；而且静态极化的方式也会导致磁力仪功耗比较大，使用受到限制，不方便。

为了提高输出信号的精度，解决传统质子磁力仪极化方式低，提出了一种基于overhauser效应的overhauser磁力仪。近年来，中国地质大学与吉林大学在overhauser磁力仪研究方面位于国内领先水平，主要是在传感器信号处理、磁场梯度方面取得了相当大的进展，而对于输出信号的质量、传感器结构等方面与国外相比还是有一定的差距。由于国内在overhauser磁力仪和传感器方面研究的起步较晚，到目前为止还未自主研制出成熟的商用overhauser磁力仪，只有相应的样机。

对于overhauser磁力仪来说，射频激励系统是它的主要部分，包括射频信号源模块、射频功率放大模块、射频激励模块，目前的overhauser磁力仪的射频激励模块主要有两种结构，分别是电容加载型同轴谐振腔和笼式线圈。对于电容加载型同轴谐振腔而言，由于其谐振频率与谐振腔的尺寸、调谐电容值等多种参数有关，需要同时改变谐振腔尺寸以及调谐电容值等参数来进行各种仿真实验，工作量巨大，困难较多。对于笼式线圈而言，其品质因数太低，且功率损耗很大，射频激励所发送的功率大部分被笼式线圈消耗，而不是存储在笼式线圈内部，这种现象对自由基溶液的射频极化非常不利，会影响拉莫尔旋进信号的采集质量，对磁力仪的灵敏度造成影响。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于overhauser效应的新型射频激励系统，采用安德尔曼-格兰特(Alderman-Grant)线圈代替传统的射频激励结构，品质因数更高且功率损耗小，同时对工作物质的极化程度也更高，Alderman-Grant线圈的等效电路结构简单，对于线圈谐振频率的调节也更加简单方便。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于overhauser效应的新型射频激励系统，包括依次信号连接的射频信号源模块、射频功率放大模块及射频激励模块，射频激励模块为Alderman-Grant线圈；射频信号源模块产生射频激励信号，射频功率放大模块对射频激励信号进行功率放大，射频激励模块产生电磁波并对工作物质进行极化。

进一步地，所述工作物质为4-Oxo-TEMPO。

进一步地，所述射频信号源模块包括与AD9959连接的MCU、晶振，AD9959还与低通滤波器连接。

进一步地，所述射频功率放大模块包括依次连接的衰减器、A类功放、匹配网络、AB类功放、匹配网络，DC/DC电源为射频功率放大模块供电。

进一步地，所述Alderman-Grant线圈包括线圈体、保护环、线圈翼以及调谐电容。