新型超导核磁共振波谱仪一些部件的研制

摘要

现有超导NMR谱仪气体控制相关的计算功能全部集中于其硬件控制台，增加了系统的复杂性和系统成本，故障率高，不易维护，从而直接降低了气路与温控系统的可靠性、可扩展性和可维护性。本文在研究了NMR共振气控系统的基础上，设计了一套了基于LAN、RS485、μCOS操作系统和模糊PID控制技术的分布式气控系统。主要成果总结如下:
　　 一、设计了一套基于LAN网络和RS485总线的分布式气路与温控系统，各功能模块均具有自主控制能力，可以脱离硬件控制台独立工作，从而提高了系统的灵活性、可靠性。
　　 二、系统软件以多任务操作系统μCOS为基础，并采用了基于DARTS任务分析方法，实现了网络管理、升/降、旋转、温度控制、总线管理等多个功能的有序管理和快速响应。
　　 三、在控制算法上引入了模糊PID控制，定制了一套适用于核磁共振谱仪样品旋转控制系统的模糊参数隶属函数和模糊规则，加快了稳定时间，且提高了旋转的稳定度，增强了旋转控制的鲁棒性，加快了响应速度和稳定速度，综合性能比现有产品提高了10％左右。
　　 博士后期间，还进行了电化学——核磁共振联用装置中超低温探头系统的研究，试制了几种方案的探头，进行了初步的实验，取得了较好的实验结果。

目录

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摘要

第一部分 300~500 MHz核磁共振波谱仪关键部件的研制

第一章 课题背景

1．1 核磁共振谱仪气控系统的主要功能

1．2 气控系统的工作原理

1．3 样品旋转气动原理

第二章 现存的气路与温控系统

第三章 基于LAN和RS485的分布式气路与温控系统

第四章 硬件设计

4．1 硬件架构

4．2 中央处理与交换子系统

4．3 温度测量子系统

4．4 加热子系统

4．5 转速测量子系统

4．6 气路阀门驱动子系统

第五章 软件设计

5．1 网络应用的实现

5．2 气路控制应用程序

5．3 状态检测及显示

5．4 嵌入式软件的DARTS设计

5．5 小结

第六章 算法设计

6．1 样品旋转控制系统的组成及功能实现

6．2 模糊自适应PID控制器

6．3 隶属度函数的确定

6．4 模糊规则

第七章 性能测试

第二部分 电化学--核磁共振联用装置中超低温探头系统的研究

第一章 EC-NMR课题背景

第二章 EC-NMR国内外发展现状

第三章 EC-NMR的总体技术方案

第四章 液相常温EC-NMR功能实现方法

第五章 液相常温EC-NMR实现及其实验结果

第六章 固相超低温EC-NMR功能实现方法

第七章 固相超低温EC-NMR实现及其实验结果

第八章 小结

参考文献

致谢

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