RU150136U1 - AUTODYNE MAGNETIC RESONANCE SIGNAL SENSOR - Google Patents
AUTODYNE MAGNETIC RESONANCE SIGNAL SENSOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU150136U1 RU150136U1 RU2014149461/93U RU2014149461U RU150136U1 RU 150136 U1 RU150136 U1 RU 150136U1 RU 2014149461/93 U RU2014149461/93 U RU 2014149461/93U RU 2014149461 U RU2014149461 U RU 2014149461U RU 150136 U1 RU150136 U1 RU 150136U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- amplifier
- input
- broadband
- amplitude detector
- Prior art date
Links
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 13
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Автодинный датчик сигналов ЯМР, включающий заземленный параллельный колебательный контур (1), последовательно соединенные широкополосный повторитель напряжения (2) и неинвертирующий нелинейный широкополосный усилитель (3), цепь положительной обратной связи (4), первый усилитель высокой частоты (5) и первый амплитудный детектор (6), причем незаземленный вывод параллельного колебательного контура (1) соединен со входом широкополосного повторителя напряжения (2) и первым выводом цепи положительной обратной связи (4), а второй вывод цепи положительной обратной связи (4) соединен с выходом неинвертирующего нелинейного широкополосного усилителя (3), вход первого усилителя высокой частоты (5) соединен с выходом широкополосного повторителя напряжения (2), а выход первого усилителя высокой частоты (5) подключен ко входу первого амплитудного детектора (6), отличающийся тем, что дополнительно содержит последовательно соединенные второй усилитель высокой частоты (7), второй амплитудный детектор (8), нормирующий усилитель (9) и вычитающий усилитель (10), выход которого является выходом устройства, при этом вход второго усилителя высокой частоты (7) соединен с выходом неинвертирующего нелинейного широкополосного усилителя (3), а выход соединен со входом второго амплитудного детектора (8), выход которого соединен со входом нормирующего усилителя (9), выход которого соединен с первым входом вычитающего усилителя (10), а выход первого амплитудного детектора (6) соединен со вторым входом вычитающего усилителя (10), выход которого является выходом устройства.An autodyne NMR signal sensor including a grounded parallel oscillatory circuit (1), a serially connected broadband voltage follower (2) and a non-inverting non-linear broadband amplifier (3), a positive feedback circuit (4), the first high-frequency amplifier (5) and the first amplitude detector (6), and the ungrounded terminal of the parallel oscillatory circuit (1) is connected to the input of the broadband voltage follower (2) and the first terminal of the positive feedback circuit (4), and put the second terminal of the circuit feedback loop (4) is connected to the output of a non-inverting nonlinear broadband amplifier (3), the input of the first high-frequency amplifier (5) is connected to the output of the broadband voltage follower (2), and the output of the first high-frequency amplifier (5) is connected to the input of the first amplitude detector (6), characterized in that it further comprises in series a second high-frequency amplifier (7), a second amplitude detector (8), a normalizing amplifier (9) and a subtracting amplifier (10), the output of which is the output of the device wherein the input of the second high-frequency amplifier (7) is connected to the output of a non-inverting nonlinear broadband amplifier (3), and the output is connected to the input of the second amplitude detector (8), the output of which is connected to the input of the normalizing amplifier (9), the output of which is connected to the first the input of the subtracting amplifier (10), and the output of the first amplitude detector (6) is connected to the second input of the subtracting amplifier (10), the output of which is the output of the device.
Description
Полезная модель относится к области радиоспектроскопии и может быть использовано для модернизации спектрометров ядерного магнитного резонанса (ЯМ?) широких линий и непрерывных спектрометров ядерного квадрупольного резонанса.The utility model relates to the field of radio spectroscopy and can be used to modernize wide-line nuclear magnetic resonance (NM?) Spectrometers and continuous quadrupole nuclear resonance spectrometers.
Известен мостовой датчик сигналов спектрометров ЯМР, использующий непрерывную методику регистрации [Леше А. Ядерная индукция / М., ИЛ. - 1963. - 684С]. Мостовые датчики сложны по конструкции и используются для работы в достаточно узкой полосе частот.Known bridge sensor signals of NMR spectrometers using a continuous registration technique [Leshe A. Nuclear induction / M., IL. - 1963. - 684C]. Bridge sensors are complex in design and are used to operate in a fairly narrow frequency band.
В качестве прототипа выбран автодинный датчик, выполненный по схеме Паунда-Найта [Кибрик Г.Е., Разумов В.В. Автодинный датчик ядерного магнитного резонанса с фазовой автоподстройкой частоты // ПТЭ. - 1985. - Т.28. - с. 135-138], который содержит заземленный параллельный колебательный контур, последовательно соединенные широкополосный повторитель напряжения и неинвертирующий нелинейный широкополосный усилитель, цепь положительной обратной связи, усилитель высокой частоты и амплитудный детектор. Незаземленный вывод параллельного колебательного контура соединен со входом повторителя напряжения и первым выводом цепи положительной обратной связи, а второй вывод цепи положительной обратной связи соединен с выходом неинвертирующего нелинейного широкополосного усилителя. Вход усилителя высокой частоты соединен с выходом повторителя напряжения, а выход усилителя высокой частоты подключен ко входу амплитудного детектора, выход которого является выходом устройства.An autodyne sensor, made according to the Pound-Knight scheme [Kibrik G.E., Razumov V.V., was chosen as a prototype Autodyne nuclear magnetic resonance sensor with phase-locked loop // PTE. - 1985. - T.28. - from. 135-138], which contains a grounded parallel oscillatory circuit, a serially connected broadband voltage follower and a non-inverting non-linear broadband amplifier, a positive feedback circuit, a high-frequency amplifier and an amplitude detector. The non-earthed terminal of the parallel oscillatory circuit is connected to the input of the voltage follower and the first terminal of the positive feedback circuit, and the second terminal of the positive feedback circuit is connected to the output of a non-inverting non-linear broadband amplifier. The input of the high-frequency amplifier is connected to the output of the voltage follower, and the output of the high-frequency amplifier is connected to the input of the amplitude detector, the output of which is the output of the device.
Недостатком такого устройства является низкая чувствительность.The disadvantage of this device is the low sensitivity.
В основу полезной модели поставлена задача увеличения чувствительности автодинного датчика сигналов ядерного магнитного резонанса (ЯМР) путем частичной компенсации собственных шумов устройства.The utility model is based on the task of increasing the sensitivity of an autodyne sensor for nuclear magnetic resonance (NMR) signals by partially compensating for the device’s own noise.
Поставленная задача решается тем, что автодинный датчик сигналов ЯМР, включающий заземленный параллельный колебательный контур (1), последовательно соединенные широкополосный повторитель напряжения (2) и неинвертирующий нелинейный широкополосный усилитель (3), цепь положительной обратной связи (4), первый усилитель высокой частоты (5) и первый амплитудный детектор (6), причем незаземленный вывод параллельного колебательного контура (1) соединен со входом широкополосного повторителя напряжения (2) и первым выводом цепи положительной обратной связи (4), а второй вывод цепи положительной обратной связи (4) соединен с выходом неинвертирующего нелинейного широкополосного усилителя (3), вход первого усилителя высокой частоты (5) соединен с выходом широкополосного повторителя напряжения (2), а выход первого усилителя высокой частоты (5) подключен ко входу первого амплитудного детектора (6), согласно полезной модели, дополнительно содержит последовательно соединенные второй усилитель высокой частоты (7), второй амплитудный детектор (8), нормирующий усилитель (9) и вычитающий усилитель (10), выход которого является выходом устройства, при этом вход второго усилителя высокой частоты (7) соединен с выходом неинвертирующего нелинейного широкополосного усилителя (3), а выход соединен со входом второго амплитудного детектора (8), выход которого соединен со входом нормирующего усилителя (9), выход которого соединен с первым входом вычитающего усилителя (10), а выход первого амплитудного детектора (6) соединен со вторым входом вычитающего усилителя (10), выход которого является выходом устройства. Устройство обеспечивает увеличение чувствительности автодинного датчика сигналов ядерного магнитного резонанса (ЯМР) путем частичной компенсации собственных шумов устройства.The problem is solved in that the autodyne NMR signal sensor, including a grounded parallel oscillatory circuit (1), a serially connected broadband voltage follower (2) and a non-inverting non-linear broadband amplifier (3), a positive feedback circuit (4), the first high-frequency amplifier ( 5) and a first amplitude detector (6), the non-grounded terminal of the parallel oscillating circuit (1) connected to the input of the broadband voltage follower (2) and the first terminal of the positive circuit back communication (4), and the second output of the positive feedback circuit (4) is connected to the output of a non-inverting nonlinear broadband amplifier (3), the input of the first high-frequency amplifier (5) is connected to the output of the broadband voltage follower (2), and the output of the first high-frequency amplifier (5) is connected to the input of the first amplitude detector (6), according to a utility model, further comprises a second high-frequency amplifier (7), a second amplitude detector (8), a normalizing amplifier (9) and a subtracting amplifier (10) connected in series the output of which is the output of the device, while the input of the second high-frequency amplifier (7) is connected to the output of a non-inverting nonlinear broadband amplifier (3), and the output is connected to the input of the second amplitude detector (8), the output of which is connected to the input of the normalizing amplifier (9), the output of which is connected to the first input of the subtracting amplifier (10), and the output of the first amplitude detector (6) is connected to the second input of the subtracting amplifier (10), the output of which is the output of the device. The device provides an increase in the sensitivity of the autodyne sensor of signals of nuclear magnetic resonance (NMR) by partially compensating for the noise of the device.
Устройство содержит заземленный параллельный колебательный контур (1), последовательно соединенные широкополосный повторитель напряжения (2), неинвертирующий нелинейный широкополосный усилитель (3), цепь положительной обратной связи (4), усилитель высокой частоты (5) и амплитудный детектор (6), второй усилитель высокой частоты (7), второй амплитудный детектор (8), нормирующий усилитель (9) и вычитающий усилитель (10). Незаземленный вывод параллельного колебательного контура (1) соединен со входом повторителя напряжения (2) и первым выводом цепи положительной обратной связи (4), а второй вывод цепи положительной обратной связи (4) соединен с выходом неинвертирующего нелинейного широкополосного усилителя (3). Вход усилителя высокой частоты (5) соединен с выходом повторителя напряжения (2), а выход усилителя высокой частоты (5) подключен ко входу амплитудного детектора (6). Вход второго усилителя высокой частоты (7) соединен с выходом неинвертирующего нелинейного широкополосного усилителя (3), выход второго усилителя высокой частоты (7) соединен со входом второго амплитудного детектора (8), выход которого соединен со входом нормирующего усилителя (9), выход которого соединен с первым входом вычитающего усилителя (10), а выход первого амплитудного детектора (6) соединен со вторым входом вычитающего усилителя (10), выход которого является выходом устройства.The device contains a grounded parallel oscillatory circuit (1), a serially connected broadband voltage follower (2), a non-inverting non-linear broadband amplifier (3), a positive feedback circuit (4), a high-frequency amplifier (5) and an amplitude detector (6), a second amplifier high frequency (7), a second amplitude detector (8), a normalizing amplifier (9) and a subtracting amplifier (10). The ungrounded terminal of the parallel oscillatory circuit (1) is connected to the input of the voltage follower (2) and the first terminal of the positive feedback circuit (4), and the second terminal of the positive feedback circuit (4) is connected to the output of a non-inverting non-linear broadband amplifier (3). The input of the high-frequency amplifier (5) is connected to the output of the voltage follower (2), and the output of the high-frequency amplifier (5) is connected to the input of the amplitude detector (6). The input of the second high-frequency amplifier (7) is connected to the output of a non-inverting nonlinear broadband amplifier (3), the output of the second high-frequency amplifier (7) is connected to the input of the second amplitude detector (8), the output of which is connected to the input of the normalizing amplifier (9), the output of which connected to the first input of the subtracting amplifier (10), and the output of the first amplitude detector (6) is connected to the second input of the subtracting amplifier (10), the output of which is the output of the device.
Устройство работает следующим образом. Заземленный параллельный колебательный контур (1), широкополосный повторитель напряжения (2), неинвертирующий нелинейный широкополосный усилитель (3) и цепь положительной обратной связи (4) образуют генератор высокочастотных колебаний. Частота генерации в первом приближении определяется резонансной частотой заземленного параллельного колебательного контура (1), а амплитуда высокочастотных колебаний на входе широкополосного повторителя напряжения (2) определяется амплитудной характеристикой неинвертирующего нелинейного широкополосного усилителя (3), параметрами цепи положительной обратной связи (4) и добротностью заземленного параллельного колебательного контура (1). Собственные шумы устройства, определяются шумами широкополосного повторителя напряжения (2) и тепловыми шумами заземленного параллельного колебательного контура (1) и проявляются как низкочастотная модуляция амплитуды напряжения на выходе широкополосного повторителя напряжения (2).The device operates as follows. A grounded parallel oscillatory circuit (1), a broadband voltage follower (2), a non-inverting non-linear broadband amplifier (3) and a positive feedback circuit (4) form a high-frequency oscillation generator. To a first approximation, the generation frequency is determined by the resonant frequency of the grounded parallel oscillatory circuit (1), and the amplitude of high-frequency oscillations at the input of the broadband voltage follower (2) is determined by the amplitude characteristic of the non-inverting non-linear broadband amplifier (3), the positive feedback circuit parameters (4) and the quality factor of the grounded parallel oscillatory circuit (1). The intrinsic noise of the device is determined by the noise of the broadband voltage follower (2) and the thermal noise of the grounded parallel oscillation circuit (1) and manifests itself as low-frequency modulation of the voltage amplitude at the output of the broadband voltage follower (2).
Высокочастотное напряжение с выхода широкополосного повторителя напряжения (2) усиливается первым усилителем высокой частоты (5) и детектируется первым амплитудным детектором (6). Высокочастотное напряжение с выхода широкополосного повторителя напряжения (2) также усиливается неинвертирующим нелинейным широкополосным усилителем (3) и вторым усилителем высокой частоты (7), после чего детектируется вторым амплитудным детектором (8). Выходное напряжение второго амплитудного детектора (8) усиливается нормирующим усилителем (9) и поступает на один из входов вычитающего усилителя (10), на второй вход которого поступает напряжение с выхода первого амплитудного детектора (6). Коэффициент усиления нормирующего усилителя (9) обеспечивает минимальность шумовой компоненты напряжения на выходе вычитающего усилителя (10) при отсутствии сигнала поглощения ЯМР.The high-frequency voltage from the output of the broadband voltage follower (2) is amplified by the first high-frequency amplifier (5) and detected by the first amplitude detector (6). The high-frequency voltage from the output of the broadband voltage follower (2) is also amplified by a non-inverting non-linear broadband amplifier (3) and a second high-frequency amplifier (7), after which it is detected by a second amplitude detector (8). The output voltage of the second amplitude detector (8) is amplified by a normalizing amplifier (9) and fed to one of the inputs of the subtracting amplifier (10), the second input of which receives voltage from the output of the first amplitude detector (6). The gain of the normalizing amplifier (9) ensures the minimum noise component of the voltage at the output of the subtracting amplifier (10) in the absence of an NMR absorption signal.
При поглощении радиочастотного поля исследуемым образцом добротность колебательного контура уменьшается, уменьшается высокочастотное напряжение на колебательном контуре и пропорционально этому уменьшается низкочастотное напряжение на выходе первого амплитудного детектора (6), однако шумовая компонента этого напряжения практически не меняется. При этом относительное изменение высокочастотного напряжения на выходе неинвертирующего нелинейного широкополосного усилителя (3) и, соответственно, напряжения на выходе второго амплитудного детектора (8) будет меньше при сохранении амплитуды и спектрального состава шумовой компоненты этого напряжения. На выходе вычитающего усилителя (10) будет наблюдаться разностный сигнал, пропорциональный сигналу поглощения ЯМР, а собственные шумы устройства будут частично скомпенсированы.When the radio frequency field is absorbed by the studied sample, the quality factor of the oscillating circuit decreases, the high-frequency voltage on the oscillatory circuit decreases, and the low-frequency voltage at the output of the first amplitude detector decreases proportionally to this (6), but the noise component of this voltage remains practically unchanged. In this case, the relative change in the high-frequency voltage at the output of a non-inverting nonlinear broadband amplifier (3) and, accordingly, the voltage at the output of the second amplitude detector (8) will be less while maintaining the amplitude and spectral composition of the noise component of this voltage. At the output of the subtracting amplifier (10), a difference signal proportional to the NMR absorption signal will be observed, and the intrinsic noise of the device will be partially compensated.
Проверка эффективности данного технического решения показала, что при тех жеChecking the effectiveness of this technical solution showed that with the same
условиях регистрации сигнала ЯМР отношение сигнал/шум у предлагаемого устройства увеличивается в к = (1.3 ±0.05) раза по сравнению с прототипом.conditions for recording an NMR signal, the signal-to-noise ratio of the proposed device increases by k = (1.3 ± 0.05) times in comparison with the prototype.
Устройство обеспечивает увеличение чувствительности автодинного датчика сигналов ядерного магнитного резонанса (ЯМР) путем частичной компенсации собственных шумов устройства.The device provides an increase in the sensitivity of the autodyne sensor of signals of nuclear magnetic resonance (NMR) by partially compensating for the noise of the device.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014149461/93U RU150136U1 (en) | 2014-10-20 | 2014-10-20 | AUTODYNE MAGNETIC RESONANCE SIGNAL SENSOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014149461/93U RU150136U1 (en) | 2014-10-20 | 2014-10-20 | AUTODYNE MAGNETIC RESONANCE SIGNAL SENSOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU150136U1 true RU150136U1 (en) | 2015-01-27 |
Family
ID=53292629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014149461/93U RU150136U1 (en) | 2014-10-20 | 2014-10-20 | AUTODYNE MAGNETIC RESONANCE SIGNAL SENSOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU150136U1 (en) |
-
2014
- 2014-10-20 RU RU2014149461/93U patent/RU150136U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6618148B1 (en) | Acoustic resonance frequency locked photoacoustic spectrometer | |
| CN104535530B (en) | High-precision gas concentration detection method and detection apparatus thereof | |
| US7724012B2 (en) | Contactless testing of wafer characteristics | |
| US10488259B2 (en) | Apparatus and method for measurement of optical frequency shifts | |
| Virally et al. | Enhanced electro-optic sampling with quantum probes | |
| CN105576478A (en) | Fast frequency-sweeping fourier domain mode-locked photoelectric oscillator | |
| CN117607557A (en) | A precision measurement system and method for heterodyne electric field based on Rydberg atoms | |
| CN108459040B (en) | Differential detection method of magnetic levitation accelerometer based on diamond NV color center | |
| US9257999B1 (en) | Compensating for a known modulated interferer to a controlled oscillator of a phase-locked loop | |
| CN102811056B (en) | A kind of signal to noise ratio apparatus for evaluating of Rb atom frequency marking and method | |
| Yang et al. | Laser frequency locking method for Rydberg atomic sensing | |
| CN115791696A (en) | Laser nonlinear error correction method for TDLAS-WMS system | |
| CN108614224A (en) | A kind of gas chamber operating temperature automatic calibration system and method for CPT magnetometers | |
| RU150136U1 (en) | AUTODYNE MAGNETIC RESONANCE SIGNAL SENSOR | |
| Gordy et al. | A new electronic system for detecting microwave spectra | |
| CN104363017B (en) | Improve the square wave vector locking amplification method of atomic frequency standard inquiry Signal-to-Noise | |
| CN110554262B (en) | A rapid test and evaluation system and method for the physical part of a passive atomic clock | |
| Jain et al. | Digital lock-in amplifier for space rubidium atomic clock | |
| US9804220B2 (en) | Device testing and monitoring method thereof | |
| Batista et al. | Gain and noise spectral density in an electronic parametric amplifier with added white noise | |
| RU2447557C2 (en) | Method of stabilising laser emission frequency | |
| Xu et al. | A low-noise frequency readout system for blue-sideband excited resonant MEMS sensors | |
| SU823994A1 (en) | Radiospectrometer of electron paramagnetic resonance | |
| RU2579766C1 (en) | Coherent superheterodyne electron paramagnetic resonance spectrometer | |
| SU179359A1 (en) | DEVICE FOR DIMENSIONAL MEASUREMENT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD1K | Correction of name of utility model owner | ||
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20171111 |