Экспериментальная установка
Для проведения эксперимента применен разработанный и изготовленный автором двухкатушечный помехоустойчивый датчик ЯМР с внешним образцом.
Для получения сигнала ядерной индукции в земном магнитном поле применен способ медленного выключения поля, так как индуктивность системы из двух катушек (коэффициент связи 0.5) достаточно велика: L=0.764 Гн,- и осуществить неадиабатическое быстрое выключение трудно.
Блок – схема электронной части ЯМР релаксометра представлена на рис.1
1. Контроллер «Электроника-МС2702»
2. Интерфейс связи
3. Коммутатор постоянного тока
4. Формирователь радиочастотных импульсов
5. Аналого – цифровой преобразователь
6. Амплитудный детектор
7. Предусилитель
8. Регистрирующее устройство
В состав системы управления входят программируемый контроллер «Электроника-МС2702» и интерфейс связи. Контроллер программным путем формирует последовательность импульсов управления определенной длительности (рис.2), осуществляет синхронизацию работы всей установки, организует накопление и первичную обработку экспериментальных данных.
При необходимости возможно установление связи контроллера по последовательному порту с другими ЭВМ. Интерфейс связи обеспечивает полную гальваническую развязку (на основе микросхемы К293ЛП1) контроллера с блоком формирования сигнала.
Блок формирования сигнала производит коммутацию постоянного тока поляризации I* с катушками L1-L2 и формирование радиочастотных импульсов. Медленное выключение постоянного тока I* по заданному закону, происходящее в соответствии с управляющим импульсом, организованно на основе транзистора КТ827А. Эта схема позволяет коммутировать ток I* в датчике ЯМР с внешним образцом (высокодобротная индуктивная нагрузка, Q не менее 50) вплоть до значений I*<2.5А (в экспериментах использованы величины от I*=0.1A до I*=1.5A на одну катушку).
Радиочастотный импульс формируется методом ударного возбуждения контура. При воздействии короткого импульса тока на приемный параллельный колебательный контур LC в нем возникают свободные колебания с резонансной частотой этого контура, причем контур настроен на частоту ЯМР. Затем с помощью оптронной пары АОУ103В, включенной параллельно контуру, согласно управляющему импульсу происходит шунтирование процесса свободных колебаний. Наконец, изменяя длительность импульса тока и определив желаемую задержку процесса шунтирования, формируют радиочастотный импульс с заданными амплитудой и длительностью.
В состав приемного тракта входят предусилитель, амплитудный детектор, аналого – цифровой преобразователь (Ф7077/I). Параметры усилителя: Rвх>300кОм, Uвх=(10 – 100) мкВ, полоса пропускания (1.6 – 2.6) кГц, коэффициент усиления К=50000, напряжение шумов, приведенное ко входу, составляет 1мкВ. Процесс стробирования усилителя происходит по команде с контроллера.
Через порт контроллера и аналого – цифровой преобразователь сигнал ядерной индукции поступает на регистрирующее устройство, в качестве которого использовались осциллограф С1-68 и самопишущий потенциометр ПДП4-002. Временной масштаб осциллограмм устанавливается программным путем.
