谭萍[1]2000年在《数字信号处理技术在NMR中的应用》文中指出数字信号处理(DSP)是构成21世纪科学工程最有力的技术之一。非常成熟的数字信号处理技术已经应用在核磁共振(NMR)领域，并形成了自己的算法、数学理论和特殊的技术。本文将介绍一些数字信号处理技术在NMR中的应用。本文首先介绍了数字信号处理器在核磁共振谱仪升级改造中的应用。我们分别用单板ADSP系统改造了XL-200核磁共振谱仪计算机系统，用LIBRA系统自制了一台200MHz固体、液体两用核磁共振谱仪，以及用多DSP系统改造了MSL-400和AC-80的控制台。并比较了这三种系统的数据采集与处理系统的原理、特点及优缺点。现在这些谱仪在实验室工作正常，测试表明其良好的性能和先进的功能都达到了预期的结果。同时介绍了一种数字信号处理算法——参考反转卷积算法在核磁共振波谱学中的应用。本文介绍了参考反转卷积算法的原理与基本算法，并且用Visual C++编程实现了该算法，矫正了谱图的线型、提高了谱图的分辨率。
刘敏[2]2014年在《小型化核磁共振仪器的初步研究》文中研究指明随着数字化仪器和计算机技术的引入和应用以及电子技术的持续发展,现代核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)仪器向着性能更强劲、功能更多样的小型化仪器方向发展。然而,实现核磁共振仪器在性能、功能和小型化之间的良好契合,不仅是工程上的具体问题,而且是仪器技术的研究热点。本研究的目的是为发展功能完备的小型化核磁共振仪器探索道路。本文主要研究了小型化核磁共振仪器的相关技术和方法,探讨了它们的特点和具体应用条件。在此基础上,本文还开展了“0.5T磁共振关节成像仪”的部分硬件设计工作。首先,通过对数字发射机有关技术的研究,总结了主要技术特点和适用性,探讨了有关技术的相关性和相互转换的可能性。在此基础上,本文提出了以AD9857为核心的正交直接上变频数字发射机方案用于构建小型化NMR仪器。该方案不仅可以应用于“0.5T磁共振关节成像仪”数字发射机,而且在增加混频滤波环节后可以扩展为超外差式数字发射机。其次,通过对带通采样原有定义的解析,揭示了避免频谱混叠对于信号还原的重要性。在此基础上,以不同角度研究了带通采样的有关理论,推导并验证了具有实际操作性的带通采样采样率选择依据。同时,鉴于带通采样具有变频特性,本文还研究了利用带通采样和数字低通滤波直接解调出基带信号的可行性,并给出了采样率具体选择依据。最后,通过对数字接收机技术的研究,明确了适用于小型NMR仪器数字接收机的技术和方法,分析了数字抽取和插值处理对数字信号速率的影响。在实际要求和具体分析的基础上,通过相关功能单元的详细设计完成了适用于“0.5T磁共振关节成像仪”直接采样数字正交接收机的硬件设计工作。
谭萍, 刘朝阳, 张岩, 方可, 裘鉴卿[3]2000年在《DSP技术在核磁共振数据系统中的应用》文中研究说明讨论了数字信号处理技术在核磁共振数据采集与处理系统中的应用 ,介绍比较了三种系统的原理、特点及优缺点 .
李鲠颖, 夏小建[4]1996年在《远程NQR中数字信号处理技术》文中研究表明近十几年来,数字信号处理出现了许多新理论成果和新技术,使其不断趋于完善,并在其它研究领域的应用中取得了巨大的效益。磁共振技术就是最大的受益者之一。线性预测在NMR中受到广泛重视。Deisuc等利用超高速采样(over-sampling)来增大模数变换的动态范围(即A/D的位数)。Rosen用数字滤波方法来进行与"选择激发"相对应的选择测量实验。此外,还有用数字滤波减小谱线失真和进行快速实时滤波等。所有这些研究工作说明现在已经到了将数字信号处理领域里取得的成果结合实际应用到磁共振之中的时候了。
苏丹[5]2002年在《低场脉冲核磁共振信号数字接收平台的分析与研究》文中指出低场脉冲核磁共振的系统中，电路部分的性能直接关系到系统工作状态，是整个系统能否正常工作的关键。因为系统场强低，能接收到的磁共振信号非常微弱，信噪比极低，本文的主要工作就是在现代电路与数字技术的基础上构建一个低场脉冲核磁共振数字接收电路平台，准确有效地提取和处理信号。首先，本文根据低场脉冲核磁共振的技术特点，对电路进行功能分析，划分各功能模块，给出电路系统的构架框图；同时进行了初步优化的设计，对相关问题进行了论证，给出了一些有参考意义的结论。其次，针对接收信号弱、信噪比低的情况，本文进行了正交检波方案的讨论和比较，并分别利用PSPICE软件对模拟正交检波与MATLAB软件对数字正交检波进行了仿真分析。随后，本文描述了射频直接数字合成脉冲控制、精确的逻辑控制和高速数据采集模块，给出了详细的硬件和软件设计，以实现高精度频率与相位的脉冲序列和信号的准确提取。最后，本文简要分析了信号数字处理的量化误差来源和种类，给出了分析模型，并将实验结果进行了验证，对进一步研究给出了参考建议。
李天骄[6]2015年在《MRS-TEM联用仪拉莫尔频率测量模块的研制》文中指出伴随着科技水平技术的不断提高，水的重要性和用途越来越大，可是水资源在地球上的很多地区却相当贫乏，直接导致了该地方各方面的落后。所以，为了解决上述的种种问题，探求一种探水方式是极其重要的。到现在为止，核磁共振（MRS）找水法是仅有的一种方式，它不需要进行挖掘即可探测出水的位置与容量。瞬变电磁法（TEM）则是一种间接方式对水资源进行探测，效果也较好，它的优势是探测范围比MRS更为广泛。联用仪就是综合了MRS的准确和TEM的范围，以这两者的互补技术研发出了MRS与TEM联用仪，简称联用仪。本论文的研究内容为核磁共振联用仪的拉莫尔频率测量模块，根据核磁共振找水方法的原理，最基本的已知量就是要知道地磁场的频率，而地球上每个位置的磁场都是不相同的，只有准确测量出地磁场的大小和地磁场作用下氢质子的进动频率。才能在核磁共振仪器工作过程中取得最大的信号强度和效果。因此，准确测量出拉莫尔频率对于联用仪来讲是非常重要的一个开发模块。它直接决定了整个仪器的量化结果。模块的主要下位机控制采用ARM单片机进行控制和信号采集，采用CPLD进行数字信号的测量，上位机采用Labview软件以子VI的形式集成于核磁共振联用仪的上位机软件中。根据研究内容，本文解决的问题有：核磁共振联用仪拉莫尔频率测量模块的集成，核磁共振联用仪总线下模块的挂接，上位机Labview软件的人机界面，拉莫尔频率测量模块主控电路的开发，拉莫尔频率测量模块极化电路的开发，拉莫尔频率测量模块放大电路的开发，拉莫尔频率测量模块切换电路的开发，拉莫尔频率测量模块信号处理测量电路的开发，模块的电容自动化配谐方法的研制，模块的结构研制等等。本文主要是开发一个拉莫尔频率测量系统模块集成于整个联用仪器当中，模块工作原理采用质子旋进的方式对地磁场的拉莫尔频率进行精准测量，测量精度达到0.05Hz。
胡锐[7]2009年在《基于AVR的核磁共振含油量检测系统的研究》文中研究指明利用核磁共振技术(NMR)测定油料种子的含油量,是国际上六十年代初开始在粮食工业中采用的一项技术。相比于传统的索式抽提,该技术拥有快速、操作方便、非破坏性等优点,目前在国外已得到了广泛应用。相对于国际上目前日新月异的油料含油量检测手段,目前国内的同类设备仍比较滞后,急需技术的升级。本文分析了核磁共振含油量检测系统的实现方法。鉴于含油量的检测工作环境的特殊,系统需要具备较高的检测速度、处理精度和较高的抗干扰能力。文章通过研究核磁共振定量分析的原理,基于ATmega高速单片机设计了一种核磁共振含油量检测的解决方案。文章首先通过分析核磁共振含油量检测原理和国内外研究现状,研究了以AVR处理器作为系统核心的可行性,并设计了系统的总体结构。然后,在总体架构的基础上根据系统各主要模块所需要实现的功能完成了系统的硬件和软件设计。其中,着重对以AVR处理器为核心的微控制单元及其外围功能电路进行了电路开发和仿真,并设计引入了双通道完全重构滤波算法以提高系统性能。系统对省内主要油料作物的检测试验结果表明系统的设计达到了预期效果。基于高速嵌入式平台的检测系统是智能检测技术的发展趋势,也是含油量检测技术的发展方向,仍然需要进一步的探索。论文最后对研究结果进行了总结,并展望了未来的研究方向。
孙全强[8]2008年在《核磁共振响应特征参数的提取方法研究》文中指出核磁共振响应的初始振幅、平均衰减时间和初始相位反映了地下含水层的含水量、地层渗透特性和导电情况,故特征参数提取的准确度,影响着数据反演的可信度。本文研究了法国找水仪器系统中采用的正交分析方法,提出了一种新的核磁共振特征参数总体提取方法-希尔伯特变换方法。首先判断所采集信号是否是真实的核磁共振响应,方法是通过频谱分析,提取主要频率。然后对采集数据进行滤波处理,以提高信噪比。再通过数据转换-希尔伯特变换以提取初始相位,最后进行包络线拟合以提取初始振幅,平均衰减时间。本文针对核磁共振响应频谱分析的要求与特点,论述了矩形窗是减小频谱泄漏效果较好的窗函数选择。比较了FIR滤波器,IIR滤波器在核磁共振响应滤波处理上的滤波效果,群延迟对包络线失真的影响,得出了利用FIR滤波器滤除核磁共振响应的背景噪声效果较好的结论。针对初始相位不能直接提取的问题,提出了数据进行希尔伯特变换的方法。在核磁共振响应包络线拟合过程中,针对最小二乘法在噪声非高斯分布时误差较大的局限性,引入了最小一乘法、最大最小拟合方法、几何距离平方和最小法,分别建立了数学模型,研究了相应计算方法,总结了不同拟合方法适合的情况。利用本实验室研制的核磁共振找水仪器野外某试验点的实测数据,采用上述方法提取了各项特征参数,并应用已开发的反演解释软件给出了含水量垂直分布直方图。与法国找水仪器系统探测结果对比后发现,本文提出的核磁共振响应特征参数提取方法合理,有效,可应用于核磁共振找水仪器数据预处理软件之中。
王光伟[9]2008年在《核磁共振谱仪锁场系统收发单元的设计》文中进行了进一步梳理随着核磁共振谱仪广泛应用于分子化学、分子生物等科学研究中,对其提出了许多新的要求。对于高频波谱仪来说,因要求更加精确地鉴相和锁定,就需要重新设计新的磁场稳定系统。本文根据这一需求,将射频系统数字化技术应用到核磁共振谱仪锁场收发单元中,并对其进行相关研究和设计。本文的研究工作主要设计新型的波谱仪锁场收发单元。在认真分析传统波谱仪锁场收发单元的原理与构成的基础上,采用直接数字频率合成技术和中频数字正交解调技术原理,设计并实现新的波谱仪锁场系统收发单元。锁通道发射机因为采用了直接数字频率合成技术,使射频源不仅具有快速频率、相位和幅度的切换能力,同时还能灵活精确的控制各种脉冲序列。将FPGA作为系统通信和DDS芯片之间的通信接口,利用其丰富的逻辑单元对DDS芯片进行控制,产生快速所需的调制射频信号。在接收机中采用了数字下变频技术,直接对中频信号采样,省去了原来接收机模拟滤波器的调整,系统调试简单而且运行稳定,得到的数据直接由FPGA进行数字信号处理,简化了设计的复杂度,增强了电路的可靠性。FPGA作为锁场系统收发单元的控制核心,也大大增强了系统的灵活性,缩短了电路设计与调试的时间。本文最后给出了所设计的锁场收发单元电路及FPGA控制软件的仿真与实验结果,结果表明射频系统数字化技术较传统锁场系统在速度与精度等方面具有明显的优势,它将广泛应用于现代核磁共振谱仪中,并必将成为未来核磁共振谱仪的发展的趋势之一。
潘文宇[10]2011年在《一种新型MRI谱仪的设计及关键技术研究》文中提出磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是医学影像领域中的一种新型成像方法,它利用射频脉冲使磁场中的氢核共振产生信号,经计算机处理而成像。MRI具有成像参数多、对比度高、可任意方位断层、无骨伪影干扰、对人体无电离辐射伤害等优点,目前已成为临床检查中应用最广泛的先进技术之一。MRI系统主要由主计算机、谱仪、磁体、射频线圈、梯度线圈和功率放大器等组成。其中,谱仪(Spectrometer)是整个系统的核心部件,它负责系统中各种射频和梯度信号的产生、发射、接收和处理。谱仪的技术含量很高,其功能的丰富性决定了对用户需求的支持是否完善,其性能的优劣直接影响到磁共振成像的质量。商用MRI谱仪只有少数几家国外公司可以生产,国内磁共振成像系统中的谱仪主要依靠进口,价格昂贵,国产的谱仪产品尚不成熟,与国外先进水平相比仍有一定的差距。因此,研究和设计具有自主知识产权的高性能、低成本的谱仪,对于带动MRI系统整体技术水平的提高和促进MRI设备的进一步普及具有非常重要的意义。本文在深入理解MRI原理的基础上,结合前期对谱仪设计相关技术的研究,提出了一种基于FPGA、DSP、ADC、DAC等IC芯片的新型数字化谱仪设计方案。在文章中,首先介绍了谱仪的总体设计方案,然后对射频发生器、梯度发生器、射频接收器等模块的设计方法以及关键的信号处理技术进行了详细介绍。归纳起来,本文主要完成了以下有创新性的工作:1)在对MRI谱仪关键技术长期研究的基础上,提出一种新型数字化谱仪的总体设计方案。在硬件系统设计上,以高性能FPGA、DSP、ADC、DAC等IC芯片构造谱仪的硬件平台,形成了体积小、结构精简、稳定性好、定时精度高、成本低的一体化谱仪系统。软件系统主要包括进行命令和数据处理的核心模块和其他外围程序模块,它与谱仪的硬件系统相配套,能够实现用户的多种成像需求,获取高质量的磁共振图像。所设计的谱仪既能用于低场永磁型MRI系统,又能用于高场超导型MRI系统。2)提出一种谱仪数字射频发生器设计方法。利用多功能、高性能的正交数字上变频芯片完成频率合成、数字正交调制、D/A转换等功能,可以快速改变基带波形、调制频率、幅度和相位,具有精度高、稳定性好、频率覆盖范围广、集成度高、成本低等特点,可满足主流MRI系统的需求。3)设计了谱仪的梯度发生器,提出一种基于高性能DSP的梯度计算模块设计方法。梯度计算有关的旋转、预加重、匀场补偿等功能全部由一片DSP来实现,充分利用了DSP运算速度快、精度高、编程方便的优点,且算法通用性好,具有良好的可移植性,是一种实用的梯度计算解决方案。4)提出一种谱仪射频接收器设计方法。采用多功能接收芯片完成A/D转换和数字正交解调等功能,具有解调相位准确、集成度高、稳定性好、成本低等特点。利用FPGA中进行数字磁共振信号的多级滤波和抽取处理,实现了基于常规滤波器的算法,提出了基于多级小波分解的算法,两种算法各有所长,均能较好地完成对磁共振信号的预处理工作,得到成像所需的K空间信号,可根据实际需要灵活选择。
参考文献：
[1]. 数字信号处理技术在NMR中的应用[D]. 谭萍. 中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）. 2000
[2]. 小型化核磁共振仪器的初步研究[D]. 刘敏. 厦门大学. 2014
[3]. DSP技术在核磁共振数据系统中的应用[J]. 谭萍, 刘朝阳, 张岩, 方可, 裘鉴卿. 波谱学杂志. 2000
[4]. 远程NQR中数字信号处理技术[C]. 李鲠颖, 夏小建. 第九届全国波谱学学术会议论文摘要集. 1996
[5]. 低场脉冲核磁共振信号数字接收平台的分析与研究[D]. 苏丹. 中国科学院研究生院（电工研究所）. 2002
[6]. MRS-TEM联用仪拉莫尔频率测量模块的研制[D]. 李天骄. 吉林大学. 2015
[7]. 基于AVR的核磁共振含油量检测系统的研究[D]. 胡锐. 武汉科技大学. 2009
[8]. 核磁共振响应特征参数的提取方法研究[D]. 孙全强. 吉林大学. 2008
[9]. 核磁共振谱仪锁场系统收发单元的设计[D]. 王光伟. 华中科技大学. 2008
[10]. 一种新型MRI谱仪的设计及关键技术研究[D]. 潘文宇. 中国科学技术大学. 2011
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