一種用于核磁共振波譜儀或成像儀的前置放大系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核磁共振儀器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于核磁共振波譜儀或成像儀的前置放大系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]核磁共振儀器是應(yīng)用核磁共振原理研制生產(chǎn)的，它通過向被測(cè)物體發(fā)射高功率脈沖信號(hào)激發(fā)被測(cè)物體原子核的共振現(xiàn)象，并測(cè)量原子核的宏觀磁化矢量在核磁共振儀器接收線圈中產(chǎn)生的微弱信號(hào)由此得到被測(cè)物體信息。由于接收線圈中的信息微弱，因此必須使用前置放大器。在核磁共振波譜儀或成像儀中，高功率脈沖信號(hào)和微弱的核磁共振信號(hào)需要分時(shí)通過前置放大器，前置放大器要完成發(fā)射大功率脈沖信號(hào)與接收的微弱核磁共振信號(hào)的開關(guān)切換，做到兩者信號(hào)互不干擾，并且對(duì)于微弱信號(hào)需要提供足夠的增益和很低的噪聲系數(shù)。另外，前置放大器還需要將核磁共振信號(hào)進(jìn)行下變頻處理，以便進(jìn)行數(shù)字化處理。
[0003]為了得到較好的測(cè)量效果，核磁共振波譜儀或成像儀均需要使用幾個(gè)到幾十個(gè)前置放大器，以實(shí)現(xiàn)多種原子核檢測(cè)或并行接收的目的，所有前置放大器均需要在控制器的控制下按一定的邏輯關(guān)系協(xié)調(diào)工作。國內(nèi)外的公開文獻(xiàn)和專利提到的核磁共振波譜儀前置放大器均只涉及各通道低噪聲放大部分，以及發(fā)射、工作狀態(tài)檢測(cè)部分，缺少前置放大器的結(jié)構(gòu)布局、控制方式，以及放大后信號(hào)的處理方法?，F(xiàn)有技術(shù)均使用一個(gè)控制器對(duì)多個(gè)前置放大器進(jìn)行控制，如圖1、3所示。通訊控制器101、邏輯控制器102共同組成前置放大器的控制器，其外部接口包括電源接口、通信接口、門控信號(hào)接口 ；控制器輸出多組控制線纜
1004、1005、…100η，分別連接至各個(gè)前置放大器，線纜中傳輸?shù)男盘?hào)包括電源、地、邏輯控制信號(hào)等。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)(例如專利文獻(xiàn)US7123090B2、US5545999、CN200920181229.4、CN201020127030.6等)使用的方法均為上述的使用一個(gè)控制器(即，通訊控制器101、邏輯控制器102共同組成前置放大器的控制器)對(duì)多個(gè)前置放大器進(jìn)行控制的方法，采用這種控制方式的前置放大器其缺點(diǎn)在于:
[0005]I)受限于控制器的輸出引腳數(shù)量，導(dǎo)致控制器所能控制的前置放大器數(shù)量有限，使這種前置放大器只能應(yīng)用于只需要少量前置放大器的場合；
[0006]另一方面，在核磁共振波譜儀或成像儀的實(shí)際使用中，前置放大器的數(shù)量往往不是一定的，而是需要根據(jù)使用需求任意添加前置放大器的數(shù)量，現(xiàn)有技術(shù)方法其控制器均為每個(gè)前置放大器定制，在原有基礎(chǔ)上增加任何前置放大器均需要對(duì)已有前置放大器的控制器進(jìn)行修改，這種技術(shù)無法適應(yīng)根據(jù)需要任意增加或取消前置放大器數(shù)量的需求；
[0007]2)由于各個(gè)前置放大器的控制需求存在顯著的差別，用于連接各個(gè)前置放大器的控制線纜各式各樣，難以統(tǒng)一，為批量化生產(chǎn)增加了難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種用于核磁共振波譜儀或成像儀的前置放大系統(tǒng)，其中通過對(duì)其關(guān)鍵的前置放大器布局、控制方式、信號(hào)流向方式等進(jìn)行改進(jìn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠有效解決控制信號(hào)復(fù)雜、增減前置放大器困難的問題，并且前置放大器能夠提供足夠的增益和很低的噪聲系數(shù)，前置放大的效果好。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種用于核磁共振波譜儀或成像儀的前置放大系統(tǒng)，其特征在于，該前置放大系統(tǒng)包括中央控制器、系統(tǒng)總線、以及多個(gè)前置放大器，其中:
[0010]所述各個(gè)前置放大器均包括控制器；
[0011]所述中央控制器通過所述系統(tǒng)總線與所述各個(gè)前置放大器的控制器連接，用于將控制信號(hào)傳送至所述各個(gè)前置放大器；
[0012]所述各個(gè)前置放大器通過所述系統(tǒng)總線接收到的控制信號(hào)的信號(hào)內(nèi)容彼此保持一致；所述各個(gè)前置放大器中的所述控制器通過通信地址標(biāo)識(shí)提取所述控制信號(hào)中與相應(yīng)前置放大器對(duì)應(yīng)的控制命令，并根據(jù)所述控制命令調(diào)整所述相應(yīng)前置放大器的工作狀態(tài)；此外，所述控制器還用于將所述相應(yīng)前置放大器的工作狀態(tài)上傳至所述中央控制器。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述各個(gè)前置放大器均包括相互匹配設(shè)置的第一濾波器、大功率快速收發(fā)切換開關(guān)、四分之一波長線、第二濾波器、雙向定向耦合器、檢波模塊、低噪聲放大器和混頻器；其中，
[0014]該第一濾波器與所述大功率快速收發(fā)切換開關(guān)相連，用于輸入核磁共振波譜儀或成像儀的功率放大器信號(hào)；
[0015]該大功率快速收發(fā)切換開關(guān)依次通過所述第二濾波器和所述雙向定向耦合器與所述檢波模塊相連，用于向核磁共振波譜儀或成像儀的探頭發(fā)射上述功率放大器信號(hào)或者接收來自所述探頭的信號(hào)；
[0016]此外，該大功率快速收發(fā)切換開關(guān)還依次通過所述四分之一波長線和所述低噪聲放大器與所述混頻器相連，用于對(duì)來自所述探頭的信號(hào)進(jìn)行放大和混頻處理以得到前置放大信號(hào)，并向核磁共振波譜儀或成像儀輸出此前置放大信號(hào)；
[0017]所述系統(tǒng)總線與各個(gè)所述前置放大器之間的連接接口均相同，并且該系統(tǒng)總線則用于對(duì)各個(gè)所述前置放大器中的所述大功率快速收發(fā)切換開關(guān)執(zhí)行切換操作，從而起到調(diào)整所述前置放大信號(hào)輸出的作用。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，該前置放大系統(tǒng)還包括顯示器，所述顯示器與所述中央控制器連接，用于顯示所述各個(gè)前置放大器的工作狀態(tài)。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述中央控制器通過CAN總線與外部進(jìn)行通信。
[0020]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述中央控制器與前置放大器之間使用SPI通信。
[0021]通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0022]1.本發(fā)明提出的一種使用控制方法的前置放大系統(tǒng)，即，各個(gè)前置放大器均具有自己獨(dú)立的控制器，實(shí)現(xiàn)分布式的控制。多個(gè)前置放大器組合在一起時(shí)，每個(gè)前置放大器的外部通信和控制接口完全一致，各個(gè)前置放大器可通過統(tǒng)一的接口單獨(dú)進(jìn)行控制，前置放大器的數(shù)量可以無限制地?cái)U(kuò)展，并根據(jù)實(shí)際需要，安裝任意數(shù)量的前置放大器，而無需對(duì)原有系統(tǒng)做任何修改。
[0023]中央控制器通過系統(tǒng)總線與前置放大器的控制器連接，各個(gè)前置放大器均并聯(lián)在系統(tǒng)總線上。由于采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過系統(tǒng)總線傳送至各個(gè)前置放大器的控制信號(hào)保持一致，各個(gè)前置放大器的控制器可以通過例如通信地址標(biāo)識(shí)接收對(duì)應(yīng)的通信控制命令，完成各個(gè)前置放大器工作狀態(tài)的控制。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)使用的控制線纜相比，本發(fā)明系統(tǒng)總線十分簡單，前置放大器數(shù)量的擴(kuò)展不再受線纜數(shù)量的限制，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要任意添加或刪減，且不對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)產(chǎn)生影響。
[0025]采用這種分布式的控制方式，由于從中央控制器輸出到各個(gè)前置放大器的若干路信號(hào)均保持一致，前置放大器的數(shù)量將不再受到控制器輸出引腳數(shù)量的限制；對(duì)于新增加的前置放大器，除了從中央控制器引出已有的若干路控制信號(hào)外，僅需對(duì)新增的前置放大器單獨(dú)設(shè)置發(fā)射/接收門控信號(hào)即可，操作簡單，可靈活的對(duì)前置放大器進(jìn)行增減。另外，由于從中央控制器輸出到各個(gè)前置放大器的若干路信號(hào)均保持一致，系統(tǒng)總線的型號(hào)可以統(tǒng)一，使前置放大器的生產(chǎn)更加便利，也為大規(guī)模生產(chǎn)核磁共振波譜儀或核磁共振成像儀提供了便利。
[0026]2.每個(gè)前置放大器均設(shè)置有雙向耦合器和功率檢波器，雙向耦合器與功率檢波器相連，實(shí)現(xiàn)前置放大器與負(fù)載間的前向信號(hào)和反射信號(hào)的幅度檢波處理，可完成信號(hào)過載、負(fù)載失配報(bào)警功能和負(fù)載調(diào)諧，確保前置放大器工作于安全狀態(tài)。
[0027]另外，通過將中央控制器與顯示器連接，可實(shí)時(shí)顯示各個(gè)前置放大器的工作狀態(tài)、調(diào)諧狀態(tài)和報(bào)警狀態(tài)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)前置放大系統(tǒng)全方位的監(jiān)控。
【附圖說明】
[0028]圖1是【背景技術(shù)】中邏輯控制器、控制線纜與各前置放大器的連接示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明中央控制器、系統(tǒng)總線與各前置放大器的連接示意圖；
[0030]圖3是【背景技術(shù)】中前置放大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4是本發(fā)明前置放大系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5是本發(fā)明前置放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖1 一 5中附圖標(biāo)記的含義如下:101為通訊控制器；102為邏輯控制器；1004、
1005、…10n均為控制線纜；104、105、…1n均為前置放大器；
[0034]201為TFT顯示器；202為中央控制器；203為系統(tǒng)總線；204、205、…20η均為前置放大器；
[0035]11為濾波器；12為大功率快速收發(fā)切換開關(guān)；13為四分之一波長線；14為濾波器；15為雙向定向耦合器；16為檢波模塊；17為低噪聲放大器；18為混頻器；19為前置放大器控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0037]實(shí)施例1
[0038]本發(fā)明提出的前置放大器結(jié)構(gòu)如圖4所示。前置放大器系統(tǒng)由中央控制器、顯示器和多個(gè)前置放大器組成。
[0039]圖1、2為【背景技術(shù)】和本發(fā)明的控制連接線纜信號(hào)圖。與【背景技術(shù)】控制器由通訊控制器101和邏輯控制器102組成不同，本發(fā)明的控制器僅有中央控制器202，其完成與外部系統(tǒng)(例如核磁共振波譜儀或成像儀的其他部分)的通信交互，并將通信內(nèi)容分發(fā)至受中央控制器202控制的前