核磁共振任意波形发生器的研制

任意波形发生器（又叫函数发生器）作为一种通用的信号源,在物理、电子、计算机等领域有着广泛的应用. 本文提出了一种不依赖PC机总线的、完全独立的、 可用于低场磁共振成像的多用途任意波形发生器（Arbitrary Waveform Generator, AWG）设计方案,围绕着这种方案,研制了80 MHz通用磁共振任意波形发生器. 并提供了实际测试数据和成像实验结果,对研制情况和实验结果进行了总结和讨论.     

一体化核磁共振谱仪控制台的软件系统设计

提出了一体化核磁共振谱仪控制台的软件系统设计方案,主要包括2部分,一部分是安装在谱仪控制台上的嵌入式Linux操作系统及实时控制软件,另外一部分是PC机上的界面控制软件. 2部分软件之间利用socket网络接口进行数据交互, 采用TCP/IP通信协议,这样既能保证数据传输的可靠性又可以达到较高的数据传输速率. 通过网络通信,该谱仪控制台还可以接受远程操控和系统升级. 该文具体阐述了该软件系统的设计思路和设计方法,对设计的软件系统进行了实验测试,并对实验结果进行了讨论.     

氮－14远程核四极共振谱仪

为了满足检测与探头有一定距离的含氮化合物的核四极共振信号，本文研制了一台结构简单，造价低廉的核四极共振操测仪．它利用了脉冲付里叶变换技术，可将获得的核自由感应衰减信号或者回波信号进行相干累加．整个系统分硬件和软件两大部分．前者由射频脉冲放大器（约５００Ｗ脉冲输出功率），探头，接收机，ＭＣＳ－９６型单片机和ＰＣ机构成．后者由单片机上的脉冲序列程序与ＰＣ机上的数值信号处理程序组成．利用这台谱仪，可以在几十秒时间内得到距离探头线圈１０ｃｍ内的典型￣（１４）Ｎ样品的核四极共振谱．     

宽带磁共振T/R开关的设计与实现

磁共振系统中的发射/接收（transmit/receive,T/R）开关用于收发通路的切换,要求在隔离大功率信号的同时具有较小的插入损耗;另外,在宽带磁共振谱仪中,一般的窄带T/R开关也不再适用.本文基于PIN（positive-intrinsic-negative）二极管设计了工作频率为10~100 MHz的宽带磁共振T/R开关.通过减小电平跳变、优化开关过冲和解决二极管被动导通等问题,获得了插入损耗小于1 dB、大功率信号隔离度大于75 dB、开关时间1 μs的整体性能.用本文设计的宽带T/R开关替代一般探头中的窄带T/R开关,在0.5 T核磁共振（NMR）波谱仪上测得了氢核和氟核两个不同频率的磁共振信号,验证了宽带T/R开关的宽带性能.     

一体化核磁共振数字接收机的设计

提出一种基于AD9874的数字接收机设计,其主要部件如放大器、混频器、数字解调器等都集成在单块芯片中,利用此一体化数字接收机可以大大简化核磁共振谱仪的设计. 最后给出了核磁共振的实验结果.     

300 MHz核磁共振频率源的研制

介绍了基于Analog Device公司AD9954设计的数字化频率源,可以实现宽带高频（5 MHz~125 MHz、280 MHz~301 MHz）、高稳定度（1×10^-9）、低相位噪声（301 MHz,≤-127 dBc/Hz@250 kHz offset）频率输出以及频率、相位和幅度的高速切换. 该数字化频率源可应用于300 MHz核磁共振谱仪和磁共振成像仪,可部分取代昂贵的进口频率源. 本文最后给出核磁实验结果.     

数字正交检测与过采样技术的结合

详细讨论了数字正交检测与过采样技术的结合问题.结果表明,通过同时改变采样频率和射频激发与参考的频率差,采集到的NMR数据经过一次数字滤波即可完成数字正交检测和过采样的数据处理过程.从而使得总的数据处理过程能够在大多数情况下在等待磁化矢量恢复的时间内完成.     

核磁共振谱仪技术中的高速数据采集

采用Burr-Brown 公司的10MHz、12Bit A/D采样器件设计了一块基于PC总线的高速A/D采集卡,给出了核磁共振实验结果,并讨论了高速ADC在谱仪简化设计中的应用.     

一种具有数字预加重的磁共振成像梯度波形发生器

提出一种用于磁共振成像的高性能,高集成度基于PCI总线的数字预加重梯度波形发生器,它具有独立的X,Y,Z三通道预加重梯度波形输出,其主要特点在于此设计采用了现场可编程门阵列技术实现. 本文所述的预加重梯度发生器,其数字梯度预加重和数字逻辑模块全部集成在单片可编程芯片中,这样不但可以产生高性能的预加重梯度波形,而且可以简化磁共振成像仪的设计. 本文详细讨论了此梯度波形发生器的设计,最后给出了此设计的测试指标和实验结果.      

基于NI PXIe-7966R的磁共振成像接收机设计

提出了一种基于NI PXIe-7966R（National Instruments Corporation,美国）的磁共振成像（MRI）接收机设计方案,进行磁共振信号直接采样、数字下变频（DDC）和数据上传,以及磁共振图像恢复．使用NI LabVIEW FPGA（National Instruments Corporation,美国）开发平台,对NI PXIe-7966R板载现场可编程门阵列（FPGA）内构建的所有功能模块进行了设计仿真和硬件描述语言生成,使其能灵活实现DDC功能．设计的接收机的采样速度为50 Mbps、模数转换位数为16位、带宽设置范围为100 Hz~1 MHz,并具有较好的滤波效果．实验结果表明,该设计方案是一种高性能的磁共振接收机方案．