NMR波谱仪控制台系统的软件测试

作为保证软件质量的重要手段,软件测试多年来一直受到关注. 本文阐述了核磁共振（NMR）波谱仪研制中的软件测试方法,从软件测试的概念出发,结合波谱仪控制台系统的软件结构和核磁共振实验本身的特性,介绍了整个测试过程,分析了测试难点及其解决方法,并详细说明了软件测试的实现过程以及在提高波谱仪可靠性和稳定性上所起的积极作用.      

一体化核磁共振谱仪数据交换的实现机制

核磁共振（NMR）随着其应用领域的拓展和深入,核磁共振谱仪技术得到了不断的发展和完善^[1,2]_. 针对以往谱仪存在的一些问题,本文提出了一种一体化核磁共振谱仪数据交换的实现机制,同时提出了基于ARM（Advanced RISC Machines,先进精简指令计算机）微处理器的嵌入式操作系统软件设计方案,并给出了谱仪各功能模块的实际性能测试结果,对实验结果进行了总结和讨论.      

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.      

基于USB总线的一体化核磁共振谱仪控制台

针对台式核磁共振谱仪便携化、小型化的发展趋势，开发了一套基于USB总线的一体化核磁共振谱仪控制台，将控制/通讯部分、脉冲序列控制部分、射频发射部分与信号接收部分集成于一卡，并可实现两种工作模式. 工作模式1：系统基于USB与一台个人计算机通讯，由计算机控制来完成从对谱仪的实时控制到数据处理及显示的所有任务；工作模式2：系统由集成的微处理器控制，不需要计算机的参与，独立完成整个工作进程. 本文详细介绍了该谱仪控制台的设计思路和硬件结构，给出了常规NMR序列的实验结果.     

基于FPGA小型化谱仪控制台的设计

针对核磁共振波谱仪中控制台的功能需求,考虑到仪器小型化的趋势,提出了基于FPGA和ARM的小型化控制台设计方案. 该方案具有体积小、处理速度快、控制精准、开发周期短和成本低等特点. 该文着重介绍了FPGA在系统中的功能实现,包括命令字接收、参数配置、脉冲发射和数据采样模块. ARM嵌入式模块实现控制台与上位机的以太网通信,以及和FPGA的高速并行总线通信,使控制台内部运行不受网络状况的干扰. 最后针对该设计方案提出几点改进建议.     

一体化NMR波谱仪梯度-场频联锁-匀场系统设计

介绍一体化核磁共振波谱仪梯度-场频联锁-匀场系统的设计方案. 该方案使用嵌入式以太网、FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)、EMI(External Memory Interface, 外部存储器接口)和高速串行总线等技术构建了基于以太网的通信系统和使用并行运算的控制系统, 并具备CAN(Controller Area Network,控制器局域网)总线通信的能力. 梯度放大器通过LVDS(Low-Voltage Differential Signaling,低压差分信号传输)接口与主控系统的梯度波形发生器连接,实现与谱仪工作站的交互. 系统采用插板式结构和通用性电路的设计方法,具有很好的扩展能力和适应性,能够满足不同谱仪的需求. 系统在11.7 T(500 MHz)NMR系统中进行了有效的锁场、匀场和梯度特性的测试,证明了该方案的可行性.     

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.     

一种NMR谱仪控制台软件系统的多层架构设计

提出了一种用于核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）谱仪控制台软件系统的多层架构设计. 该设计在逻辑功能上将系统抽象为Linux硬件设备驱动、驱动接口、业务逻辑、网络传输和协议控制5层,每一层完成系统中特定的功能,并且独立维护. 这种采用分层的设计方式降低了系统的耦合性,简化了系统结构; 并且能多层同时开发,提高了编程效率,缩短了开发周期. 严格测试后,该软件系统与实验室自主研发的硬件联合调试,运行良好,能够长期稳定的进行实验操作,满足设计要求.     

基于模块计算机的千兆网磁共振谱仪控制接口

提出了一个基于模块计算机的磁共振谱仪的控制接口,它建立了核磁共振成像谱仪与上位计算机之间的通信,实现了控制谱仪、上传和下载、数据处理等功能,具备较高的传输速度,以及较好的实时性. 该接口以硬件模块的方式集成到谱仪上,通过千兆和百兆以太网连接上位机,接收下传至谱仪的序列;用中断机制和直接内存存取(DMA)方式实现与谱仪的数据传输,并将处理采集到的回波数据并上传到上位机. 控制接口的设计采用模块计算机Computer-On-Module(COM)的设计思路,以高性能的处理器为嵌入式平台,在Linux操作系统下开发驱动程序和应用程序. 实验证明,该模块具有数据处理速度快、传输速率高,成本低,体积紧凑,扩展性强等特点,是实现磁共振谱仪高性能的控制接口的理想方案.     

便携式核磁共振谱仪的研究进展

与超导核磁共振谱仪相比,便携式核磁共振谱仪虽然在灵敏度和分辨率方面存在不足,但是其在快速现场检测方面具有明显的优势和广阔的应用前景.近年来,新技术和新方法的出现有效提高了便携式NMR谱仪的分析能力,使得它更具实用性.该文介绍了便携式NMR谱仪在核心软硬件、高分辨实验方法和实际应用等方面的最新进展,并对以后的发展方向进行了展望.     

NMR谱仪软件脚本环境的研究与应用

主要讨论在核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,NMR）谱仪软件中引入脚本环境的方法和应用. 首先,介绍脚本语言的概念,并比较分析了几种脚本解析器;其次,概述了谱仪软件的系统结构,阐述了使用QtScript引擎建立脚本环境的方法,并结合NMR软件系统中实验参数、命令行等模块,提出了可行的脚本化方案;最后,给出了测试结果和改进方法.     

基于NMR谱仪的医学MRI软件系统

开发了基于核磁共振（NMR）谱仪的医学MRI软件系统. 本文主要介绍了数据采集及处理系统,扫描方案的设计可以用于几乎所有的磁共振成像实验,预扫描定制方案解决了不同实验应有不同的预扫描这一要求,谱仪的无关性保证了本系统可以很方便地附加在任何谱仪上. 最后给出了软件系统跟DiSpect谱仪相联并在0.35 T系统上获取的实验结果.     

一种非侵入的GUI自动化测试系统设计

摘 要：针对我国目前土沉降监测的自动化程度及仪器可靠性低、监测数据不及时、测量精度不高等问题,提出了一种新型基于霍尔效应的科学监测方法。这种方法采用多个霍尔器件组成阵列,将沉降磁环分布在土中,土的沉降会带动沉降磁环的跟随沉降,于是便会引起霍尔器件周围磁场强度发生相应的变化。利用霍尔效应监测霍尔器件周围磁场强弱并转化为相应的电信号,采用RS485总线通讯方式将采集到的数据实时上传至实验主机,主机对实验数据进行科学建模处理找到沉降磁环沉降位移与电信号的关系,并设计监测管理平台以实现对土沉降实时在线监测。通过实验验证这种监测方法监测精度高最大误差在0.4mm、稳定性好,可以对多点实时在线监测,从而实现对土沉降的智能化高精度监测。在设计中可结合当前远程传输控制技术实现数据远程共享,具有更加广泛的应用前景。     

CAN总线在核磁共振波谱仪中的应用

介绍基于CAN（Controller Area Network,控制器局域网）总线构建核磁共振波谱仪通信系统的方案. 由STM32、FPGA（Field Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列）和PCI-104完成CAN总线与以太网之间的通信数据转换,并使用可复用的CAN驱动程序设计方法简化系统设计, 实现了谱仪工作站与各控制器之间高速可靠的通信. 调谐实验过程中的数据通信测试结果表明,CAN总线是构建核磁共振波谱仪通信系统理想的解决方案.