核磁共振(NMR)技術作為一種研究物質結構的重要工具,在物質檢測和醫學影像等領域中得到了廣泛的應用。與此同時,其應用領域的拓展和科學研究的深入,又對核磁共振系統提出了更高的要求。本論文主要針對目前常規商業化NMR譜儀存在的問題,開展了譜儀技術的數字化研究,在保證譜儀功能和性能的前提下,對譜儀結構進行了優化,降低了設計成本。該研究工作為NMR設備的普及奠定了基礎。 論文的主要內容如下: 1.核磁共振系統數字化研究的趨勢。首先,介紹了核磁共振技術的發展,指出應用數字化技術是譜儀發展的一個重要方向。在此基礎上,針對本論文的主要工作論述了數字化研究的意義。 2.基于USB總線的一體化核磁共振譜儀控制臺的數字化研究。首先,在總結常規核磁共振譜儀結構的基礎上,提出了全數字、一體化的譜儀控制臺的設計思想。然后,詳細介紹了該譜儀控制臺的設計思路和硬件結構。該譜儀控制臺采用USB總線,實現了外置式架構。此外,該譜儀控制臺將控制/通訊部分、脈沖序列控制部分、射頻發射部分與信號接收部分集成于一塊板卡之上,還可以實現兩種工作模式。zui后,采用常規NMR序列實驗較好地驗證了整套系統的性能。可以看到,在譜儀結構簡化的同時保證了性能指標,增強了靈活性,拓寬了應用范圍。 3.多通道磁共振信號接收方法的數字化研究。首先,討論了近年來隨著相控陣和并行成像技術的飛速發展對信號采集系統的要求。然后,針對現有技術的不足,提出了F_TDM多通道接收方法,并進行了理論分析。zui后,我們設計了基于PCI總線的四通道F_TDM數字接收機,通過成像實驗論證了該方法的可行性。 4.選擇性激發脈沖的數字化研究。為提高射頻功率放大器的效率,降低儀器的成本,我們提出了正負相位組合(P/N)選擇性激發脈沖。首先,我們將P/N脈沖展開成傅立葉級數,分析了P/N脈沖和軟脈沖在選擇性激發上的等效性。然后通過密度矩陣的方法模擬了P/N脈沖的激發帶寬曲線,并與軟脈沖的激發帶寬曲線作了比較。zui后通過實驗測量了P/N脈沖的激發帶寬曲線,并給出了采用P/N脈沖選層獲得的多層SE2D圖像。 5.磁共振系統數字化研究的總結與展望。