基于水冷磁体的超高场核磁共振波谱仪前置放大器系统设计与实现

基于水冷电磁体的超高场核磁共振实验的需求,提出了一种适用于该类核磁共振波谱仪的前置放大器系统的设计方案并予以实现.该系统包括前置放大器控制器、高带前置放大器、高带混频器、宽带前置放大器以及宽带混频器,实现了通道之间的自由切换、发射与接收的快速切换以及较大的接收动态范围、较低的噪声系数.     

基于ARM的核磁共振波谱仪气动温控系统设计

提出了一种基于ARM（Advanced RISC Machine,先进精简指令计算机）的核磁共振波谱仪气动温控系统设计方案. 该控制系统以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. 该设计方案具有系统控制灵活、控制精度高以及成本低的优点.      

带STC控制系统的RF-IF放大器组件的研制

介绍了带STC控制系统的RF-IF放大器组件的研制工作。该组件包含有多个功能单元,有低噪声放大器、镜像抑制混频器、前置中频放大器、STC控制电路、PIN电调衰减器等。介绍了组件整体和各功能单元的设计思路和设计结果。     

冷却存储环虚拟加速器的数据交互系统

 介绍了兰州重离子加速器冷却存储环（HIRFL CSR）为重离子治癌而改造的控制系统中的数据交互系统,数据交互系统是CSR虚拟加速器的核心。该系统能实现对256个能量级的束流控制,为以后深层重离子治癌做好准备。系统主要采用Java,COM,Oracle,ARM,DSP,FPGA等技术实现了对磁铁电源的实时、同步控制,已达到对束流的控制及束流在不同能量级间的切换控制。该系统已经运行于冷却存储环主环（CSRm）的束流慢引出调试中,性能稳定,能满足物理人员的要求。     

低场磁共振系统的低噪声前置放大器研究设计

噪声前置放大器是磁共振射频接收子系统中的重要组件,它的性能优劣直接决定了最终磁共振图像的好坏.目前市场上的低噪声前置放大器大多基于中高场磁共振系统开发,而针对低场磁共振系统的很少;另外,商用低场磁共振系统的低噪声前置放大器价格相对较贵,并且多采用两级放大结构,结构复杂、调试难度大、成本相对较高.在此背景下,针对0.5 T低场磁共振设备利用Keysight公司的先进设计系统（ADS）软件对低噪声前置放大器进行研究设计,采用一级放大结构,探索电路设计与布局对放大器性能的影响.实测结果表明自主设计的低噪声前置放大器在21 MHz共振频率附近噪声系数为0.5 dB左右,增益达到了30 dB,能够满足低场磁共振应用的要求.     

高场核磁共振波谱仪宽带前置放大器的研制

宽带前置放大器是磁共振仪器的重要部件,其性能决定了整个仪器X核通道的检测灵敏度. 根据射频电路理论以及磁共振波谱仪整体性能指标的要求,设计并实现了可应用于高场核磁共振波谱仪的高性能宽带前置放大器. 实测结果表明,所研制的核磁共振波谱仪宽带前置放大器在15 MHz~300 MHz频率范围内,其工作性能达到：带内增益>38 dB,带内平坦度<1.5 dB,噪声系数基本保持在1.2 dB以下,射频开关切换时间<1.5 μs,具有带内增益平坦度高,噪声系数小,发射状态下放大器前端保护电路隔离度高,以及工作状态检测电路准确、简洁的特点. 同时高场核磁共振碳和磷等杂核实验显示,利用所研制的宽带前置放大器可检测到具有较高信噪比的NMR信号.     

紫外单光子成像系统的研究

搭建了紫外单光子成像系统,详细介绍了该系统的组成、工作原理和分辨率性能测试.由汞灯发出的紫外光经过大气散射、多块减光片得到了紫外单光子流.单光子直接打在微通道板上,微通道板产生的倍增电子由楔条形阳极收集,电荷灵敏前置放大器将阳极输出的电荷信号转变为电压信号,主放大器对前放信号进行滤波整形.利用高速数据采集卡连续采集主放大器的输出波形,通过软件对采集波形进行处理,采用图像处理技术得到了紫外单光子10min的计数图像,并对图像进行了畸变校正.此外,通过自己设计的分辨率板,测得该系统的分辨率可达150μm.该系统在极微弱光探测成像,生物发光,空间环境探测等方面具有广泛应用. 关键词： 单光子计数成像 阳极探测器 楔条形阳极 分辨率     

硅漂移探测器数字脉冲处理技术

硅漂移探测器(silicon drift detector, SDD)是一种高性能X射线探测器,具有极其广泛的应用. SDD射线探测系统由SDD器件、前置放大器和脉冲处理系统组成,现有的SDD脉冲处理系统存在脉冲堆积抑制性能差以及易受前级系统参数波动影响的问题,导致探测系统性能变差.本文提出一种SDD数字脉冲处理系统,在该系统中,模数转换器(analog-to-digital converter, ADC)直接采样前置放大器的输出,并将数据传输到数字脉冲处理平台进行处理.结合SDD器件与前置放大器的信号特性,分析ADC采样位数与采样频率对系统性能的影响;提出两种优化的ADC采样电路,防止因ADC采样位数不足引起能量分辨率变差.对数字脉冲处理系统中的脉冲成形算法进行研究,结果表明成形信号不会因前级系统的参数变化而畸变,证明了该数字脉冲处理系统的鲁棒性.建立完成SDD数字脉冲处理系统,并对系统进行测试,验证了系统的正确性.     

超长周期慢引出主环磁铁电源控制系统设计

介绍了兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）超长周期慢引出主环（CSRm）磁铁电源控制系统的设计。该系统采用基于高速以太网的分布式控制系统,选用了ARM+DSP结构的前端智能控制器,对整个运行周期的控制采用了分段处理的机制,解决了波形数据量过大而无法在前端控制器进行全波形存储的问题。该系统已经在加速器冷却储存环中通过了调试,满足了物理实验的要求。     

HL-2M 装置软 X 射线阵列系统前置放大器设计

系统地介绍了 HL-2M 装置上软 X 射线阵列系统的工程概念设计、组成部分、关键工艺和技术研制 等。根据 HL-2M 装置的特点(如高温烘烤,真空室空间不足等),在该系统前置放大器设计中采用了很低的失调电 压和超低的偏置电流的高速宽带放大电路来降低暗电流和噪声,使得系统适用于较长距离传输的光电前置放大场 合,从而首次实现了前置放大器外置于真空室的安装布局。该放大器将大大增强整套软 X 射线阵列系统在高温烘 烤条件下的可靠性。      

前置放大器在高频信号检测系统中的作用

利用约瑟夫森效应获取电磁信号的频谱信息是超导电子学的重要应用之一.我们在实验室已搭建的高频信号频谱检测系统基础上,研究了前置放大器的噪声参数对整个高频信号检测系统性能产生的影响.通过实验,我们将两个不同输入电压噪声密度的低噪声放大器应用于检测系统,并对所得的结果进行了比较.讨论了在前置放大器方面对基于约瑟夫森效应的液氮温区的小型高频信号检测系统进行改进的可能性.     

星地激光通信中分布式接收阵列的特性研究

星地激光通信中,发射机对准误差及大气湍流会引起接收信号衰落,对带前置光放大的阵列接收机,分析了分布式接收阵列的抗衰落性能。研究表明,分布式接收阵列对发射机对准误差引起的衰落具有一定抑制作用,阵列中各子接收孔径之间的距离可根据发射机对准误差及湍流的强弱进行优化设计。与传统式阵列相比,分布式阵列可以采用更窄的发射光束宽度,降低对发射功率的要求。分布式阵列的另一个重要特性还在于:当实际发射机对准误差标准差大于设计值时,通过调整阵列各子接收孔径之间的距离,可以在很大程度上降低发射机对准误差引起的功率损失。     

充水有限长圆柱薄壳声散射:Ⅱ.实验

从实验和理论上研究了充水有限长圆柱薄壳的声散射。实验采用指向性尖锐的宽带收发合置换能器,发射宽带调频信号和单频窄脉冲信号进行测量,所得结果分别在时域和频域上与理论计算结果相对比,证明其吻合程度很好。理论和实验的结果表明,内部充水圆柱壳在频域上增加了一组由内部流体负载引起的附加波的共振;而在时域上增加了一系列由于声波在壳体内来回反射产生的"回音廊"式回波。频率-角度图中"碗"形亮线出现分簇的原因解释为前几种模式"回音廊"式回波叠加的结果。      

Fiber-optic transceiver for optical time-domain reflectometers using an active fiber ring

A fiber-optic transceiver which is particularly suitable for long range optical time-domain reflectometers is proposed. An active fiber ring employed in the proposed configuration has both transmitter and receiver functions. The active fiber ring acts as a Q-switched pulse laser source in the transmitter whereas it acts as an optical preamplifier in the receiver. Experimental results on the reflection detection of several lengths of optical fibers have confirmed the operation principle of the proposed scheme.     

Fast frequency modulation optical code division multiple access communication system

An optical fast frequency modulation code division multiple access communication system is proposed. In this system, an electrically controlled tunable optical filter (TOF) is used to encode the modulated broadband light source. The code depends on the function set to the controller. Two-dimensional code named functional code is also proposed based on a shifted sine function. The function defines the dynamic coding pattern of the central wavelength of the transmitted narrowband optical signal. Thus, the system will allow for an easy reconfiguration of the transmitter without the need for sophisticated encoder. At the receiver, a synchronized TOF with the same function is used as a decoder. The performance of this system is shown to be better compared with a fast frequency hopping and a spectral amplitude coding systems.     

一类混沌系统的同步方法

针对一类混沌系统的特点,任意构造满足一定条件的响应系统,根据滑模控制策略得到实现两者同步的反馈控制器.在可测同步误差基础上,利用扩张状态观测器来估计驱动系统与“构造”的响应系统之间的差异,把上述反馈控制策略转变为物理可实现的控制器并实现两者的同步.以Duffing和Chua’s电路为例的仿真表明效果良好 关键词： 混沌同步 滑模控制 扩张状态观测器