一種磁共振譜儀及基于fpga的磁共振譜儀控制裝置的制造方法

一種磁共振譜儀及基于fpga的磁共振譜儀控制裝置的制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種磁共振譜儀及基于FPGA的磁共振譜儀控制裝置，其中，所述控制裝置包括：控制單元和轉換接收單元，所述控制單元包括時鐘源；所述控制裝置內部的波形產生單元和信號接收單元經同一個時鐘源同步。所述控制裝置包括兩種工作模式：連續波模式以及脈沖波模式；所述控制裝置能夠輸出經過任意波調制的微波信號，且相較于現有技術中采用多個分離時鐘源的電子順磁共振譜儀控制裝置具有較高的同步性和時間分辨率，使得其控制下的電子順磁共振譜儀產生的脈沖形式的第二微波信號的脈沖寬度和脈沖相對延時的最小可分辨時間小，即所述第二微波信號的時間分辨率高。所述控制裝置基于FPGA設計，集成度高，設計靈活，成本低。
【專利說明】
一種磁共振譜儀及基于FPGA的磁共振譜儀控制裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及磁共振領域以及自動控制技術領域，更具體地說，涉及一種磁共振譜儀及基于FPGA的磁共振譜儀控制裝置。
【背景技術】
[0002]電子順磁共振(Electron Paramagnetic Resonance，EPR)技術是一種檢測樣品中未成對電子特性的譜學方法，廣泛應用于化學、物理、材料、環境、生命科學和醫學領域。順磁共振實驗中應用到的電子順磁共振譜儀的工作模式主要分為脈沖波模式和連續波模式。
[0003]電子順磁共振技術中通常使用連續波式或脈沖波式的微波信號對電子自旋進行激勵，最后使用電子學讀出的方法對電子自旋的量子態進行測量。微波信號主要由任意波形發生器、方波發生器以及必要的微波器件來產生，電子學讀出主要通過基于高速模數轉換技術的數據采集單元來完成。
[0004]現有集成脈沖波模式和連續波模式的電子順磁共振譜儀通常采用獨立的任意波形發生器、方波發生器、數據采集單元，通過上位機軟件分別實現對上述模塊的控制。這類設計中，各個模塊使用各自的時鐘基準源，通過異步觸發實現同步，導致譜儀同步性差，難以應用于時間分辨率較高的場合。另外，系統設備繁多，集成度低，成本高，在軟件和硬件上都很復雜，不易于調試，難以維護。
[0005]因此，如何提高順磁共振譜儀的時間分辨率，同時又能提高譜儀的集成度，且實現較高的設計靈活性，是技術人員面臨的難題。

【發明內容】

[0006]為解決上述技術問題，本發明提供了一種磁共振譜儀及基于FPGA的磁共振譜儀控制裝置。所述控制裝置具有較高的同步性，可以提高所述磁共振譜儀的時間分辨率，同時具有較高的集成度和設計靈活性。
[0007]為實現上述技術目的，本發明實施例提供了如下技術方案:
[0008]一種基于FPGA的磁共振譜儀控制裝置，應用于電子順磁共振譜儀，所述順磁共振譜儀包括:上位機、微波收發機、樣品腔，所述微波收發機具有微波開關;所述控制裝置包括:控制單元和轉換接收單元，所述控制單元包括時鐘源;其中，
[0009]所述控制單元用于接收所述上位機發送的波形數據和控制指令和根據所述時鐘源產生的時鐘信號生成工作時鐘信號，根據所述控制指令選擇所述控制裝置的預設工作模式，所述預設工作模式包括連續波模式和脈沖波模式；
[0010]當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述控制單元在所述工作時鐘信號的觸發下，根據所述上位機發送的波形數據生成第一數字信號;所述轉換接收單元用于接收所述第一數字信號，在所述工作時鐘信號的觸發下，利用所述第一數字信號與微波收發機產生的第一微波信號進行處理，生成第二微波信號并向所述樣品腔發送，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第三微波信號；并接收所述第三微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第二數字信號后返回所述控制單元，以便所述控制單元將所述第二數字信號發送給上位機獲取樣品信息；
[0011 ]當所述控制裝置處于連續波模式時，所述控制單元控制所述轉換接收單元產生參考信號，并控制所述微波收發機向所述樣品腔發送第一微波信號，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第四微波信號;所述轉換接收單元用于接收經過所述參考信號調制的第四微波信號，并將經所述參考信號調制后的第四微波信號轉換為攜帶有樣品信息的第三數字信號后返回所述控制單元，以便所述控制單元將所述第三數字信號發送給上位機獲取樣品ig息；
[0012]所述控制單元設置于現場可編程門陣列FPGA中。
[0013]優選的，當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述波形數據為脈沖波形數據，所述第二微波信號和所述第三微波信號為脈沖微波信號。
[0014]優選的，所述轉換接收單元包括波形轉換單元和信號接收單元；
[0015]當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述波形轉換單元用于接收所述第一數字信號，在所述工作時鐘信號的觸發下，利用所述第一數字信號對所述微波收發機產生的第一微波信號進行處理，生成第二微波信號，所述第二微波信號用于激勵樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第三微波信號；
[0016]所述信號接收單元用于接收所述脈沖微波信號形式的第三微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第二數字信號后返回所述控制單元，以便所述控制單元將攜帶有樣品信息的第二數字信號發送給上位機獲取樣品信息。
[0017]優選的，所述控制裝置還包括控制時鐘管理單元；
[0018]所述控制時鐘管理單元用于接收所述控制單元輸出的工作時鐘信號，并進行頻率調節以及驅動能力的調節之后，向所述波形轉換單元和信號接收單元傳輸。
[0019]優選的，當所述控制裝置處于連續波模式時，所述第四微波信號為連續微波信號。
[0020]優選的，所述轉換接收單元包括波形轉換單元和信號接收單元；
[0021]當所述控制裝置處于連續波模式時，所述微波收發機向所述樣品腔發送連續微波信號，所述連續微波信號用于激勵樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的連續微波信號形式的第四微波信號；
[0022]所述信號接收單元在所述控制單元的控制下發送參考信號;所述信號接收單元用于接收經所述參考信號調制的攜帶有樣品信息的連續微波信號形式的第四微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第三數字信號后返回所述控制單元，以便所述控制單元將攜帶有樣品信息的第三數字信號發送給上位機獲取樣品信息。
[0023]優選的，所述控制裝置還包括存儲單元，所述預設工作模式還包括存儲模式；
[0024]當所述控制裝置處于存儲模式時，所述控制單元將所述上位機傳送的波形數據傳送給所述存儲單元進行存儲。
[0025]優選的，當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述控制單元用于從所述存儲單元中讀取所述上位機發送的波形數據，對其進行處理后生成第一數字信號。
[0026]優選的，所述預設工作模式還包括方波模式；
[0027]當所述控制裝置處于方波模式時，所述控制單元在所述工作時鐘信號的觸發下，根據所述上位機發送的波形數據生成第一方波信號；
[0028]所述轉換接收單元用于接收所述第一方波信號，并對其進行電平調節獲得第二方波信號并向所述微波收發機的微波開關輸出，用于驅動所述微波開關，產生微波脈沖信號，所述微波脈沖信號用于激勵樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第四微波信號;所述信號接收單元接收到所述第四微波信號后，將其轉換為攜帶有樣品信息的第四數字信號返回所述控制單元，以便所述控制單元將攜帶有樣品信息的第四數字信號發送給上位機獲取樣品?目息O
[0029]—種磁共振譜儀，包括至少一個如上述任一實施例所述的控制裝置。
[0030]從上述技術方案可以看出，本發明實施例提供了一種磁共振譜儀及基于FPGA的磁共振譜儀控制裝置，所述控制裝置包括:控制單元和轉換接收單元;其中，所述控制單元內部集成時鐘源，所述控制單元根據所述時鐘源產生的時鐘信號生成工作時鐘信號和用于接收所述上位機發送的波形數據和控制指令，根據所述控制指令選擇所述控制裝置的預設工作模式，所述預設工作模式包括連續波模式和脈沖波模式；當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述控制單元在所述工作時鐘信號的觸發下，根據所述上位機發送的波形數據生成第一數字信號;所述轉換接收單元用于接收所述第一數字信號，在所述工作時鐘信號的觸發下，利用所述第一數字信號與微波收發機產生的第一微波信號進行處理，生成第二微波信號并向所述樣品腔發送，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第三微波信號;并接收所述第三微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第二數字信號后返回所述控制單元，以便所述控制單元將所述第二數字信號發送給上位機獲取樣品信息；當所述控制裝置處于連續波模式時，所述控制單元控制所述轉換接收單元產生參考信號，并控制所述微波收發機向所述樣品腔發送第一微波信號，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第四微波信號;所述轉換接收單元用于接收經所述參考信號調制后的第四微波信號，并將經所述參考信號調制后的第四微波信號轉換為攜帶有樣品信息的第三數字信號后返回所述控制單元，以便所述控制單元將所述第三數字信號發送給上位機獲取樣品信息;通過上述工作流程可以發現，所述控制單元通過同一個時鐘源產生工作時鐘信號，所述控制單元和轉換接收單元在同源的工作時鐘信號的觸發下完成對所述電子順磁共振譜儀的控制；同源的所述工作時鐘信號的同步性較高，因而所述控制裝置相較于現有技術中采用多個分離時鐘源的電子順磁共振譜儀控制裝置具有較高的同步性，而所述控制裝置的同步性越高，在其控制下的電子順磁共振譜儀產生的脈沖形式的第二微波信號的脈沖寬度和脈沖相對延時的最小可分辨時間寬度越小，即所述第二微波信號的時間分辨率越高。
【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1為本發明的一個實施例提供的一種基于FPGA的磁共振譜儀控制裝置的結構示意圖；
[0033]圖2為本發明的一個實施例提供的一種控制單元的結構示意圖；
[0034]圖3為本發明的一個實施例提供的一種轉換接收單元的結構示意圖；
[0035]圖4為本發明的一個實施例提供的一種波形轉換單元的結構示意圖；
[0036]圖5為本發明的一個實施例提供的一種信號接收單元的結構示意圖；
[0037]圖6為本發明的一個優選實施例提供的一種控制單元的結構示意圖；
[0038]圖7為本發明的一個具體優選實施例提供的一種基于FPGA的磁共振譜儀控制裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0039]正如【背景技術】所述，現有順磁共振譜儀通常采用獨立的任意波形發生器、方波發生器、數據采集單元來實現微波的產生和數據的采集，通過上位機軟件分別實現對上述模塊的控制。這類設計中，各個模塊使用各自的時鐘基準源，通過異步觸發實現同步，導致譜儀同步性差，難以應用于時間分辨率較高的場合。另外，系統設備繁多，集成度低，成本高，在軟件和硬件上都很復雜，不易于調試，難以維護。
[0040]有鑒于此，本發明實施例提供了一種基于FPGA的磁共振譜儀控制裝置，應用于電子順磁共振譜儀，所述順磁共振譜儀包括:上位機、微波收發機、樣品腔;其特征在于，所述控制裝置包括:控制單元和轉換接收單元，所述控制單元包括時鐘源;其中，
[0041]所述控制單元用于接收所述上位機發送的波形數據和控制指令和根據所述時鐘源產生的時鐘信號生成工作時鐘信號，根據所述控制指令選擇所述控制裝置的預設工作模式，所述預設工作模式包括連續波模式和脈沖波模式；
[0042]當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述控制單元在所述工作時鐘信號的觸發下，根據所述上位機發送的波形數據生成第一數字信號;所述轉換接收單元用于接收所述第一數字信號，在所述工作時鐘信號的觸發下，利用所述第一數字信號與微波收發機產生的第一微波信號進行處理，生成第二微波信號并向所述樣品腔發送，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第三微波信號；并接收所述第三微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第二數字信號后返回所述控制單元，以便所述控制單元將所述第二數字信號發送給上位機獲取樣品信息；
[0043]當所述控制裝置處于連續波模式時，所述控制單元控制所述轉換接收單元產生參考信號，并控制所述微波收發機向所述樣品腔發送第一微波信號，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第四微波信號;所述轉換接收單元用于接收經過所述參考信號調制的第四微波信號，并將經所述參考信號調制后的第四微波信號轉換為攜帶有樣品信息的第三數字信號后返回所述控制單元，以便所述控制單元將所述第三數字信號發送給上位機獲取樣品ig息；
[0044]所述控制單元設置于現場可編程門陣列FPGA中。
[0045]從上述技術方案可以看出，本發明實施例提供了一種磁共振譜儀及基于FPGA的磁共振譜儀控制裝置，所述控制裝置包括:控制單元和轉換接收單元;其中，所述控制單元內部集成時鐘源，所述控制單元用于接收所述上位機發送的波形數據和控制指令和根據所述時鐘源產生的時鐘信號生成工作時鐘信號，根據所述控制指令選擇所述控制裝置的預設工作模式，所述預設工作模式包括連續波模式和脈沖波模式；當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述控制單元在所述工作時鐘信號的觸發下，根據所述上位機發送的波形數據生成第一數字信號;所述轉換接收單元用于接收所述第一數字信號，在所述工作時鐘信號的觸發下，利用所述第一數字信號與微波收發機產生的第一微波信號進行處理，生成第二微波信號并向所述樣品腔發送，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第三微波信號;并接收所述第三微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第二數字信號后返回所述控制單元，以便所述控制單元將所述第二數字信號發送給上位機獲取樣品信息；當所述控制裝置處于連續波模式時，所述控制單元控制所述轉換接收單元產生參考信號，并控制所述微波收發機向所述樣品腔發送第一微波信號，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第四微波信號；所述轉換接收單元用于接收經過所述參考信號調制后的第四微波信號，并將經所述參考信號調制后的第四微波信號轉換為攜帶有樣品信息的第三數字信號后返回所述控制單元，以便所述控制單元將所述第三數字信號發送給上位機獲取樣品信息；通過上述工作流程可以發現，所述控制單元通過同一個時鐘源產生工作時鐘信號，所述控制單元和轉換接收單元在同源的工作時鐘信號的觸發下完成對所述電子順磁共振譜儀的控制；同源的所述工作時鐘信號的同步性較高，因而所述控制裝置相較于現有技術中采用多個分離時鐘源的電子順磁共振譜儀具有較高的同步性，在其控制下的電子順磁共振譜儀產生的脈沖形式的第二微波信號的脈沖寬度和脈沖相對延時的最小可分辨時間分辨率越尚O
[0046]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0047]本發明實施例提供了一種基于FPGA的磁共振譜儀控制裝置，應用于電子順磁共振譜儀，所述順磁共振譜儀包括:上位機、微波收發機、樣品腔；如圖1所示，所述控制裝置包括:控制單元200和轉換接收單元300，所述控制單元200包括時鐘源100;其中，
[0048]所述控制單元200用于接收所述上位機發送的波形數據和控制指令和根據所述時鐘源100產生的時鐘信號生成工作時鐘信號，根據所述控制指令選擇所述控制裝置的預設工作模式，所述預設工作模式包括連續波模式和脈沖波模式；
[0049]當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述控制單元200在所述工作時鐘信號的觸發下，根據所述上位機發送的波形數據生成第一數字信號;所述轉換接收單元300用于接收所述第一數字信號，在所述工作時鐘信號的觸發下，利用所述第一數字信號與微波收發機產生的第一微波信號進行處理，生成第二微波信號并向所述樣品腔發送，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第三微波信號；并接收所述第三微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第二數字信號后返回所述控制單元200，以便所述控制單元200將攜帶有樣品信息的第二數字信號發送給上位機獲取樣品信息；
[OOM]當所述控制裝置處于連續波模式時，所述控制單元200控制所述轉換接收單元300產生參考信號，并控制所述微波收發機向所述樣品腔發送第一微波信號，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第四微波信號;所述轉換接收單元300用于接收經過所述參考信號調制的第四微波信號，并將經所述參考信號調制后的第四微波信號轉換為攜帶有樣品信息的第三數字信號后返回所述控制單元200，以便所述控制單元200將所述第三數字信號發送給上位機獲取樣品信息；
[0051 ] 所述控制單元200設置于現場可編程門陣列FPGA中。
[0052]具體的，所述控制單元200利用所述第一數字信號與微波收發機產生的第一微波信號進行的處理一般包括，將所述第一數字信號進行數模轉換成為基帶信號，基帶信號和所述第一微波信號經過調制產生第二微波信號。但上述過程僅為利用所述第一數字信號與所述第一微波信號進行處理的一般流程，本申請對此并不做限定，具體視實際情況而定。
[0053]需要說明的是，在現有技術中，上位機分別與所述控制裝置的波形產生單元、通訊控制單元200和數據采集單元連接，所述波形產生單元、通訊控制單元200和數據采集單元由其各自內部的時鐘源100提供各自的時鐘信號，在所述上位機向其輸送的控制指令的控制下向所述樣品腔輸出連續波或脈沖波式的微波信號。并且在現有技術中的控制裝置控制下的電子順磁共振譜儀只能輸出一種或幾種相位、幅度和頻率固定的微波信號，用戶不能根據實際實驗要求或工作目的調節其輸出的微波信號的相位、幅度和頻率，用戶的自由度低。
[0054]而在本實施例中，所述時鐘源100用于產生時鐘信號；所述控制單元200用于接收所述上位機發送的波形數據和控制指令和用于接收所述時鐘信號，根據所述時鐘信號生成工作時鐘信號，根據所述控制指令選擇所述控制裝置的預設工作模式，所述預設工作模式包括連續波模式和脈沖波模式；當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述控制單元200在所述工作時鐘信號的觸發下，根據所述上位機發送的波形數據生成第一數字信號;所述轉換接收單元300用于接收所述第一數字信號，在所述工作時鐘信號的觸發下，利用所述第一數字信號與微波收發機產生的第一微波信號進行處理，生成第二微波信號并向所述樣品腔發送，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第三微波信號;并接收所述第三微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第二數字信號后返回所述控制單元200，以便所述控制單元200將所述第二數字信號發送給上位機獲取樣品信息；當所述控制裝置處于連續波模式時，所述控制單元200控制所述轉換接收單元300產生參考信號，并控制所述微波收發機向所述樣品腔發送第一微波信號，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第四微波信號;所述轉換接收單元300用于接收經過所述參考信號調制的第四微波信號，并將經所述參考信號調制后的第四微波信號轉換為攜帶有樣品信息的第三數字信號后返回所述控制單元200，以便所述控制單元200將所述第三數字信號發送給上位機獲取樣品信息；通過上述工作流程可以發現，所述控制單元200通過同一個時鐘源100產生工作時鐘信號，所述控制單元200和轉換接收單元300在同源的工作時鐘信號的觸發下完成對所述電子順磁共振譜儀的控制；同源的所述工作時鐘信號的同步性較高，因而所述控制裝置相較于現有技術中采用多個分離時鐘源100的電子順磁共振譜儀控制裝置具有較高的同步性，而所述控制裝置的同步性越高，在其控制下的電子順磁共振譜儀產生的脈沖形式的第二微波信號的脈沖寬度和脈沖相對延時的最小可分辨時間分辨率越高。
[0055]進一步的，本發明實施例所述的控制裝置可以接收上位機傳送的波形數據，并根據所述波形數據產生所述第一微波信號。用戶可以編寫時域上一定帶寬范圍內的任意波形數據，這意味著最終產生的第一微波信號的波形的幅度、相位、頻率都是可以實時控制的，以所述任意波形數據為基帶信號，與微波收發機產生的第一微波信號進行調制后可實現所述第一微波信號的幅度、相位、頻率的實時快速調制。因此所述第一微波信號的幅度、相位和頻率可以由用戶通過所述上位機輸入不同的波形數據而獲得，滿足了用戶不同的實驗或工作需求，提高了用戶的自由度。
[0056]還需要說明的是，在本實施例中，由于所述上位機需要將波形數據向所述控制單元200進行傳送，因此所述控制單元200與所述上位機之間需要利用高速的數據傳輸接口，以滿足所述波形數據的傳輸需求。而所述控制指令相較于所述波形數據而言，其對數據傳輸速度的要求很低，只要能夠滿足所述波形數據的傳輸需求，就能滿足所述控制指令的傳輸需求。在本發明的一個實施例中，所述上位機與所述控制單元200之間通過串行數據接口連接;在本發明的另一個實施例中，所述上位機與所述控制單元200之間通過并行數據接口連接;在本發明的一個優選實施例中，所述上位機與所述控制單元200之間通過USB數據接口連接;本發明對此并不做限定，具體視實際情況而定。
[0057]進一步的，現成可編程門陣列(Field— Programmable Gate Array，FPGA)是一種硬件可重復編程的芯片，FPGA的可重復編程不僅體現在內部邏輯單元的功能可現場重新配置，其I/O管腳以及工作時鐘分配都可以重新定義，因此基于FPGA的磁共振譜儀控制裝置具有成本低、集成度高、配置靈活等優點。FPGA內部的時鐘源100可以為所述控制裝置提供時鐘信號，但在本發明的其他實施例中，所述時鐘源100并不與所述控制單元200集成于同一塊FPGA中，所述時鐘源100設置于其他芯片或器件中。本發明對此并不做限定，具體視實際情況而定。
[0058]在本發明的一個實施例中，所述FPGA為SRAM型，其型號為Virtex-7，所述型號的FPGA具有性能強、速度快且可重復配置的優點。但在本發明的其他實施例中，所述FPGA為DRAM型。本發明對所述FPGA的具體類型和所述FPGA的具體型號并不做限定，具體視實際情況而定。
[0059]在上述實施例的基礎上，在本發明的一個實施例中，當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述波形數據為脈沖波形數據，所述第二微波信號和所述第三微波信號為脈沖微波信號。
[0060]所述轉換接收單元300接收到所述第一數字信號后，在所述工作時鐘信號的觸發下，利用所述第一數字信號對所述微波收發機產生的第一微波信號進行處理，生成脈沖微波信號形式的第二微波信號，所述脈沖微波信號形式的第二微波信號用于激勵樣品腔中的樣品產生脈沖微波信號形式的攜帶有樣品信息的第三微波信號；并接收所述第三微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第二數字信號后返回所述控制單元200，以便所述控制單元200將攜帶有樣品信息的第二數字信號發送給上位機獲取樣品信息。
[0061]在上述實施例的基礎上，在本發明的另一個實施例中，所述轉換接收單元300包括波形轉換單元和信號接收單元；
[0062]當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述波形轉換單元用于接收所述第一數字信號，在所述工作時鐘信號的觸發下，利用所述第一數字信號對所述微波收發機產生的第一微波信號進行處理，生成第二微波信號，所述第二微波信號用于激勵樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第三微波信號；
[0063]所述信號接收單元用于接收所述脈沖微波信號形式的第三微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第二數字信號后返回所述控制單元200，以便所述控制單元200將攜帶有樣品信息的第二數字信號發送給上位機獲取樣品信息。
[0064]在上述實施例的基礎上，在本發明的又一個實施例中，所述控制裝置還包括控制時鐘管理單元；
[0065]所述控制時鐘管理單元用于接收所述控制單元200輸出的工作時鐘信號，并進行頻率調節以及驅動能力的調節之后，向所述波形轉換單元和信號接收單元傳輸。
[0066]需要說明的是，在本實施例中，設置所述控制時鐘管理單元的目的是集中管理所述控制單元200輸出的工作時鐘信號。
[0067]在上述實施例的基礎上，在本發明的再一個實施例中，當所述控制裝置處于連續波模式時，所述第四微波信號為連續微波信號。
[0068]在上述實施例的基礎上，在本發明的一個實施例中，所述轉換接收單元300包括波形轉換單元和信號接收單元；
[0069]當所述控制裝置處于連續波模式時，所述微波收發機向所述樣品腔發送連續微波信號，所述連續微波信號用于激勵樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的連續微波信號形式的第四微波信號；
[0070]所述信號接收單元在所述控制單元的控制下發送參考信號;所述信號接收單元用于接收經所述參考信號調制的攜帶有樣品信息的連續微波信號形式的第四微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第三數字信號后返回所述控制單元200，以便所述控制單元200將攜帶有樣品信息的第三數字信號發送給上位機獲取樣品信息。
[0071]在上述實施例的基礎上，在本發明的另一個優選實施例中，所述控制裝置還包括存儲單元，所述預設工作模式還包括存儲模式；
[0072]當所述控制裝置處于存儲模式時，所述控制單元200將所述上位機傳送的波形數據傳送給所述存儲單元進行存儲。
[0073]需要說明的是，設置所述存儲單元的目的在于當所述控制裝置工作時，可以預先將常用的所述波形數據向所述存儲單元中進行存儲，而不用每次都要從所述上位機中向所述控制裝置中傳輸波形數據。簡化所述控制裝置的工作流程。當所述控制裝置處于存儲模式時，所述上位機向所述控制單元200發送所述波形數據以及控制指令，所述控制指令中包含存儲地址;所述控制單元200根據所述存儲地址將所述波形數據存儲到所述存儲單元中。由于根據存儲地址向內存中存儲數據的流程已為本領域技術人員所熟知，本發明在此不做贅述。
[0074]在本實施例中，所述存儲單元的內存規格為DDR3型。但在本發明的其他實施例中，所述存儲單元的內存規格為DDR4型。本發明對所述存儲單元的內存規格的具體類型并不做限定，只有能夠實現快速存儲與讀取數據即可，具體視實際情況而定。
[0075]在上述實施例的基礎上，在本發明的又一個優選實施例中，當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述控制單元200用于從所述存儲單元中讀取所述上位機發送的波形數據，對其進行處理后生成第一數字信號。
[0076]在上述實施例的基礎上，在本發明的再一個優選實施例中，所述微波收發機具有微波開關，所述預設工作模式還包括方波模式；
[0077]當所述控制裝置處于方波模式時，所述控制單元200在所述工作時鐘信號的觸發下，根據所述上位機發送的波形數據生成第一方波信號；
[0078]所述轉換接收單元300用于接收所述第一方波信號，并對其進行電平調節獲得第二方波信號并向所述微波收發機的微波開關輸出，用于驅動所述微波開關，產生微波脈沖信號，所述微波脈沖信號用于激勵樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第四微波信號；所述轉換接收單元300接收到所述第四微波信號后，將其轉換為攜帶有樣品信息的第四數字信號返回所述控制單元200，以便所述控制單元200將攜帶有樣品信息的第四數字信號發送給上位機獲取樣品信息。
[0079]需要說明的是，所述第二方波信號用于控制所述微波開關的開關狀態；當所述第二方波信號處于高電平時，所述微波開關開啟，所述微波收發機發送的第一微波信號得以通過;當所述第二方波信號處于低電平時，所述微波開關關閉，所述微波收發機發送的第一微波信號不能通過，從而實現對所述第一微波信號的調制，生成所述微波方波信號。但在本發明的其他實施例中，也可以當所述第二方波信號處于低電平時，所述微波開關開啟，所述微波收發機發送的第一微波信號得以通過；當所述第二方波信號處于高電平時，所述微波開關關閉，所述微波收發機發送的第一微波信號不能通過。用戶可以通過調節所述第二方波信號高低電平的持續時間來調節所述微波方波信號的周期。
[0080]還需要說明的是，在本實施例中，所述微波脈沖信號可以應用于不需要幅度、相位、頻率快速調制的場合。并且所述控制單元200將所述上位機發送的波形數據進行數據并轉串處理，實現數據率翻倍，并結合延時鏈技術進行延時處理，使得所述微波方波信號的時間分辨率可以達到5 O P s的量級，相較于在任意波模式下輸出的微波方波信號的時間分辨率更高。由于利用所述延時鏈技術對方波進行延時處理的方法已為本領域技術人員所熟知，本發明對其具體過程和原理本發明在此并不做贅述。
[0081]在上述實施例的基礎上，在本發明的一個具體實施例中，如圖2所示，所述控制單元200包括管理模塊210、方波數據產生模塊230、任意波數據產生模塊240、時鐘管理模塊250、數據讀取模塊220和串行外設接口管理模塊260;
[0082]所述時鐘管理模塊250用于接收時鐘源100產生的時鐘信號，并根據所述時鐘信號生成工作時鐘信號，所述工作時鐘信號包括系統工作時鐘信號、數據率加倍時鐘信號和參考時鐘信號；
[0083]所述管理模塊210用于接收所述上位機傳送的波形數據和控制指令，根據所述控制指令選擇所述控制裝置的預設工作模式，所述預設工作模式包括連續波模式、脈沖波模式、存儲模式和方波模式；
[0084]當所述控制裝置處于存儲模式時，所述管理模塊210將上位機傳送的波形數據與控制指令中的存儲地址將所述波形數據存儲到所述存儲單元中；
[0085]所述波形數據包括原始任意波數據和原始方波數據；
[0086]當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述管理模塊210從所述存儲單元中讀取原始任意波數據并將其傳送給所述任意波數據產生模塊240，所述任意波數據產生模塊240在數據率加倍時鐘信號的觸發下對所述原始任意波數據進行高速并轉串處理實現數據率翻倍，獲得第一數字信號并向所述波形轉換單元傳送；
[0087]當所述控制裝置處于連續波模式時，所述管理模塊210通過所述數據讀取模塊220在所述參考時鐘信號的觸發下，控制所述轉換接收單元300產生參考信號；
[0088]當所述控制裝置處于方波模式時，所述管理模塊210從所述存儲單元中讀取原始方波數據并將其傳送給所述方波數據產生模塊230，所述方波數據產生模塊230在數據率加倍時鐘信號的觸發下對所述原始方波數據進行高速并轉換處理實現數據率翻倍，并結合延時鏈技術對其進行延時處理后獲得第一方波信號向所述轉換接收單元300發送；
[0089]所述控制指令通過所述串行外設接口管理模塊260向所述轉換接收單元300傳輸。
[0090]需要說明的是，在本實施例中，當所述控制裝置處于存儲模式時，所述管理模塊210將上位機傳送的波形數據與控制指令中的存儲地址將所述波形數據存儲到所述存儲單元中；當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述管理模塊210根據上位機傳送的控制指令中的地址信息從所述存儲單元中讀取原始任意波數據，經過實時處理后將其送入所述管理模塊210內的高速并轉串模塊中進行并行數據向串行數據的轉換，實現數據率翻倍，得到所述第一數字信號；然后通過FPGA的雙倍率數據輸出I/O端口向所述轉換接收單元300傳輸；當所述控制裝置處于方波模式時，所述管理模塊210根據上位機傳送的控制指令中的地址信息從所述存儲單元中讀取原始方波數據，經過所述FPGA內部邏輯進行譯碼后，將方波數字信號送入所述FPGA內的高速并轉串模塊中進行并行數據向串行數據的轉換，從而實現數據率的翻倍，然后利用延時鏈技術對其進行延時處理，得到所述第一方波信號并向所述轉換接收單元300傳輸。
[0091]還需要說明的是，為了在數據高速傳輸條件下滿足FPGA內部邏輯設計的信號完整性，上述邏輯單元的布局布線都依據FPGA底層設計約束條件設計完成，以將并行數據的輸出時間對齊，保證信號輸出的正確性。
[0092]在上述實施例的基礎上，在本發明的一個實施例中，如圖3所示，所述轉換接收單元300包括波形轉換單元310和信號接收單元320;其中，如圖4所示，所述波形轉換單元310包括方波驅動模塊311、第一數模轉換模塊312和正交調制器313;其中，
[0093]所述方波驅動模塊311用于在所述控制裝置處于方波模式時，接收所述第一方波信號并對其進行電平調節獲得第二方波信號，以使其達到驅動微波開關的要求，所述第二方波信號用于驅動所述微波開關，產生微波方波信號；
[0094]所述第一數模轉換模塊312用于在所述控制裝置處于脈沖波模式時，接收所述第一數字信號，在所述系統工作時鐘的觸發下對接收到的信號進行處理獲得第一子信號和第二子信號并向所述正交調制器313傳輸；
[0095]所述正交調制器313用于接收所述第一子信號、第二子信號及所述微波收發機發送的第一微波信號L0;對所述第一子信號、第二子信號及所述微波收發機發送的第一微波信號LO進行調制后獲得所述第二微波信號，所述第二微波信號用于激勵樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第三微波信號。
[0096]如圖5所示，所述信號接收單元320包括:模數轉換模塊321、振蕩器322、正交解調器323和檢波器324;其中，
[0097]所述振蕩器322用于在所述控制單元200的控制下產生參考信號；
[0098]所述檢波器324用于當所述控制裝置處于連續波模式時接收經所述參考信號調制的攜帶有樣品信息的連續微波信號形式的第四微波信號，對其進行非相干解調后獲得攜帶有樣品信息的連續微波信號形式的第一模擬信號，并將其傳送給所述模數轉換模塊321;
[0099]所述正交解調器323用于當所述控制裝置處于脈沖波模式時接收所述樣品腔返回的攜帶有樣品信息的脈沖波信號形式的第三微波信號，結合所述微波收發機發送的第一微波信號LO進行處理獲得攜帶有樣品信息的脈沖波信號形式的第一模擬信號并向所述模數轉換模塊321傳輸；
[0100]所述模數轉換模塊321在所述系統工作時鐘的觸發下，對接收到的信號進行模數轉換得到攜帶有樣品信息的第二數字信號或第三數字信號，并向所述模數數據管理模塊210傳輸。
[0101]需要說明的是，在本實施例中，如圖6所示，所述數據讀取模塊220包括:數字鎖相放大模塊221和模數數據管理模塊222;其中，
[0102]所述數字鎖相放大模塊221用于當所述控制裝置處于連續波模式時，在所述參考時鐘信號的觸發下控制所述振蕩器322產生參考信號，并通過所述模數數據管理模塊222接收攜帶有樣品信息的第三數字信號，對其進行處理后傳送給所述管理模塊210。
[0103]當所述控制裝置處于連續波模式時，所述模數數據管理模塊222用于接收所述攜帶有樣品信息的第三數字信號并傳送給所述數字鎖相放大模塊221;當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述模數數據管理模塊222用于接收所述攜帶有樣品信息的第二數字信號，對其進行處理后傳送給所述管理模塊210。
[0104]還需要說明的是，在本實施例中，所述控制單元200與所述上位機之間通過USB總線控制單元200連接;所述存儲單元采取DDR3存儲格式;所述鼓勵模塊包括USB控制模塊、DDR3管理模塊210以及核心管理模塊210;其中，
[0105]所述USB控制模塊用于控制所述上位機與所述控制單元200之間的數據傳輸;所述DDR3管理模塊210用于對所述存儲單元進行管理，根據所述上位機的控制指令進行波形數據的讀取以及存儲操作;所述核心管理模塊210執行所述管理模塊210的其他功能。
[0106]在上述實施例的基礎上，在本發明的一個具體優選實施例中，如圖7所示，所述控制裝置包括:控制單元200、波形轉換單元310、輸出時鐘管理單元400及信號接收單元320，所述控制單元200包括時鐘源100;其中，
[0107]所述時鐘源100與控制單元200集成于同一塊FPGA中，為了表示方便，圖7中并未標識出所述時鐘源100;
[0108]所述控制單元200包括管理模塊210、方波數據產生模塊230、任意波數據產生模塊240、時鐘管理模塊250、數據讀取模塊220和串行外設接口管理模塊260;
[0109]所述時鐘管理模塊250用于接收時鐘源100產生的時鐘信號，并根據所述時鐘信號生成工作時鐘信號，所述工作時鐘信號包括系統工作時鐘信號、數據率加倍時鐘信號和參考時鐘信號；
[0110]所述管理模塊210用于接收所述上位機傳送的波形數據和控制指令，根據所述控制指令選擇所述控制裝置的預設工作模式，所述預設工作模式包括連續波模式、脈沖波模式、存儲模式和方波模式；
[0111]當所述控制裝置處于存儲模式時，所述管理模塊210將上位機傳送的波形數據與控制指令中的存儲地址將所述波形數據存儲到所述存儲單元500中；
[0112]所述波形數據包括原始任意波數據和原始方波數據；
[0113]當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述管理模塊210從所述存儲單元500中讀取原始任意波數據并將其傳送給所述任意波數據產生模塊240，所述任意波數據產生模塊240在數據率加倍時鐘信號的觸發下對所述原始任意波數據進行高速并轉串處理實現數據率翻倍，獲得第一數字信號并向所述波形轉換單元310傳送；
[0114]當所述控制裝置處于連續波模式時，所述管理模塊210通過所述數據讀取模塊220在所述參考時鐘信號的觸發下，通過所述數字鎖相放大模塊221控制所述振蕩器324產生參考?目號;
[0115]當所述控制裝置處于方波模式時，所述管理模塊210從所述存儲單元500中讀取原始方波數據并將其傳送給所述方波數據產生模塊230，所述方波數據產生模塊230在數據率加倍時鐘信號的觸發下對所述原始方波數據進行高速并轉換處理實現數據率翻倍，并結合延時鏈技術對其進行延時處理后獲得第一方波信號向所述轉換接收單元300發送；
[0116]所述控制指令通過所述串行外設接口管理模塊260向所述波形轉換單元310及信號接收單元320傳輸。
[0117]所述波形轉換單元310包括方波驅動模塊311、第一數模轉換模塊312和正交調制器313;其中，
[0118]所述方波驅動模塊311用于在所述控制裝置處于方波模式時，接收所述第一方波信號并對其進行電平調節獲得第二方波信號，以使其達到驅動微波開關的要求，所述第二方波信號用于驅動所述微波開關，產生微波方波信號；
[0119]所述第一數模轉換模塊312用于在所述控制裝置處于脈沖波模式時，接收所述第一數字信號，在所述系統工作時鐘的觸發下對接收到的信號進行處理獲得第一子信號和第二子信號并向所述正交調制器313傳輸；
[0120]所述正交調制器313用于接收所述第一子信號、第二子信號及所述微波收發機發送的第一微波信號L0;對所述第一子信號、第二子信號及所述微波收發機發送的第一微波信號LO進行調制后獲得所述第二微波信號，所述第二微波信號用于激勵樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第三微波信號。
[0121]所述檢波器324用于當所述控制裝置處于連續波模式時接收經所述參考信號調制的攜帶有樣品信息的連續微波信號形式的第四微波信號，對其進行非相干解調后獲得攜帶有樣品信息的連續微波信號形式的第一模擬信號，并將其傳送給所述模數轉換模塊321;
[0122]所述正交解調器323用于當所述控制裝置處于脈沖波模式時接收所述樣品腔返回的攜帶有樣品信息的脈沖波信號形式的第三微波信號，結合所述微波收發機發送的第一微波信號LO進行處理獲得攜帶有樣品信息的脈沖波信號形式的第一模擬信號并向所述模數轉換模塊321傳輸；
[0123]所述模數轉換模塊321在所述系統工作時鐘的觸發下，對接收到的信號進行模數轉換得到攜帶有樣品信息的第二數字信號，并向所述模數數據管理模塊222傳輸。
[0124]所述輸出時鐘管理單元400與所述時鐘管理模塊250連接，用于接收所述系統工作時鐘信號，并向所述波形轉換單元310及信號接收單元320提供所述系統工作時鐘信號。
[0125]在本實施例中，所述數據讀取模塊220包括:數字鎖相放大模塊221和模數數據管理模塊222;其中，
[0126]所述數字鎖相放大模塊221用于當所述控制裝置處于連續波模式時，在所述參考時鐘信號的觸發下控制所述振蕩器324產生參考信號，并通過所述模數數據管理模塊222接收攜帶有樣品信息的第二數字信號，對其進行處理后傳送給所述管理模塊210。
[0127]當所述控制裝置處于連續波模式時，所述模數數據管理模塊222用于接收所述攜帶有樣品信息的第二數字信號并傳送給所述數字鎖相放大模塊221;當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述模數數據管理模塊222用于接收所述攜帶有樣品信息的第二樣品信號，對其進行處理后傳送給所述管理模塊210。
[0128]還需要說明的是，在本實施例中，所述控制單元200與所述上位機之間通過USB總線控制單元200連接;所述存儲單元500采取DDR3存儲格式;所述管理模塊包括USB控制模塊、DDR3管理模塊210以及核心管理模塊210;其中，
[0129]所述USB控制模塊用于控制所述上位機與所述控制單元200之間的數據傳輸;所述DDR3管理模塊210用于對所述存儲單元500進行管理，根據所述上位機的控制指令進行波形數據的讀取以及存儲操作;所述核心管理模塊210與所述微波收發機的微波橋All連接以實現對所述微波收發機的控制，并執行所述管理模塊210的其他功能。
[0130]相應的，本發明實施例還提供了一種電子順磁共振譜儀，所述電子順磁共振譜儀包括:至少一個如上述任一實施例所述的控制裝置。
[0131]相應的，本發明實施例還提供了一種電子磁共振譜儀的控制方法，包括:
[0132]步驟一:上位機向譜儀控制裝置發送控制命令+地址+數據，選擇工作模式，若工作于連續波模式，則進入步驟二，若工作于脈沖模式，則進入步驟三，若工作于數據傳輸模式，則進入步驟四；
[0133]步驟二:FPGA通過所述控制單元內部的串行總線控制模塊，控制所述信號接收單元內部的模擬數字轉換模塊，將采集到的數據經過所述控制單元內部的數字鎖相放大模塊進一步處理，得到連續波式的樣品信號，結束；
[0134]步驟三:上位機向譜儀控制裝置發送控制命令，控制波形的產生，同時控制所述信號接收單元進行信號采集，經過所述控制單元內部的ADC數據管理模塊，得到脈沖式的樣品信號，結束；
[0135]步驟四:上位機向譜儀控制裝置發送波形地址和波形數據；
[0136]步驟五:FPGA接受波形地址和波形數據，并解析地址，然后根據地址將數據存入所述存儲器中。
[0137]綜上所述，本發明實施例提供了一種磁共振譜儀及基于FPGA的磁共振譜儀控制裝置，所述控制裝置包括:控制單元200和轉換接收單元300，所述控制單元200包括時鐘源100;其中，所述控制單元200內部集成時鐘源100，所述控制單元200根據所述時鐘源100產生的時鐘信號生成工作時鐘信號和用于接收所述上位機發送的波形數據和控制指令，根據所述控制指令選擇所述控制裝置的預設工作模式，所述預設工作模式包括連續波模式和脈沖波模式；當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述控制單元300在所述工作時鐘信號的觸發下，根據所述上位機發送的波形數據生成第一數字信號;所述轉換接收單元300用于接收所述第一數字信號，在所述工作時鐘信號的觸發下，利用所述第一數字信號與微波收發機產生的第一微波信號進行處理，生成第二微波信號并向所述樣品腔發送，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第三微波信號；并接收所述第三微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第二數字信號后返回所述控制單元300，以便所述控制單元300將所述第二數字信號發送給上位機獲取樣品信息；當所述控制裝置處于連續波模式時，所述控制單元300控制所述轉換接收單元300產生參考信號，并控制所述微波收發機向所述樣品腔發送第一微波信號，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第四微波信號;所述轉換接收單元300用于接收經所述參考信號調制后的第四微波信號，并將經所述參考信號調制后的第四微波信號轉換為攜帶有樣品信息的第三數字信號后返回所述控制單元300，以便所述控制單元300將所述第三數字信號發送給上位機獲取樣品信息；通過上述工作流程可以發現，所述控制單元300通過同一個時鐘源100產生工作時鐘信號，所述控制單元300和轉換接收單元300在同源的工作時鐘信號的觸發下完成對所述電子順磁共振譜儀的控制；同源的所述工作時鐘信號的同步性較高，因而所述控制裝置相較于現有技術中采用多個分離時鐘源100的電子順磁共振譜儀具有較高的同步性，在其控制下的電子順磁共振譜儀產生的脈沖形式的第二微波信號的脈沖寬度和脈沖相對延時的最小可分辨時間寬度越小，即所述第二微波信號的時間分辨率越高。
[0138]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0139]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種基于FPGA的磁共振譜儀控制裝置，應用于電子順磁共振譜儀，所述順磁共振譜儀包括:上位機、微波收發機、樣品腔，所述微波收發機具有微波開關;其特征在于，所述控制裝置包括:控制單元和轉換接收單元，所述控制單元包括時鐘源;其中， 所述控制單元用于接收所述上位機發送的波形數據和控制指令和根據所述時鐘源產生的時鐘信號生成工作時鐘信號，根據所述控制指令選擇所述控制裝置的預設工作模式，所述預設工作模式包括連續波模式和脈沖波模式； 當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述控制單元在所述工作時鐘信號的觸發下，根據所述上位機發送的波形數據生成第一數字信號;所述轉換接收單元用于接收所述第一數字信號，在所述工作時鐘信號的觸發下，利用所述第一數字信號與微波收發機產生的第一微波信號進行處理，生成第二微波信號并向所述樣品腔發送，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第三微波信號；并接收所述第三微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第二數字信號后返回所述控制單元，以便所述控制單元將所述第二數字信號發送給上位機獲取樣品ig息； 當所述控制裝置處于連續波模式時，所述控制單元控制所述轉換接收單元產生參考信號，并控制所述微波收發機向所述樣品腔發送第一微波信號，激勵所述樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第四微波信號;所述轉換接收單元用于接收經過所述參考信號調制的第四微波信號，并將經所述參考信號調制后的第四微波信號轉換為攜帶有樣品信息的第三數字信號后返回所述控制單元，以便所述控制單元將所述第三數字信號發送給上位機獲取樣品ig息; 所述控制單元設置于現場可編程門陣列FPGA中。2.根據權利要求1所述的控制裝置，其特征在于，當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述第二微波信號和所述第三微波信號為脈沖微波信號。3.根據權利要求2所述的控制裝置，其特征在于，所述轉換接收單元包括波形轉換單元和信號接收單元； 當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述波形轉換單元用于接收所述第一數字信號，在所述工作時鐘信號的觸發下，利用所述第一數字信號對所述微波收發機產生的第一微波信號進行處理，生成第二微波信號，所述第二微波信號用于激勵樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第三微波信號； 所述信號接收單元用于接收所述脈沖微波信號形式的第三微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第二數字信號后返回所述控制單元，以便所述控制單元將攜帶有樣品信息的第二數字信號發送給上位機獲取樣品信息。4.根據權利要求3所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括控制時鐘管理單元； 所述控制時鐘管理單元用于接收所述控制單元輸出的工作時鐘信號，并進行頻率調節以及驅動能力的調節之后，向所述波形轉換單元和信號接收單元傳輸。5.根據權利要求1所述的控制裝置，其特征在于，當所述控制裝置處于連續波模式時，所述第四微波信號為連續微波信號。6.根據權利要求5所述的控制裝置，其特征在于，所述轉換接收單元包括波形轉換單元和信號接收單元； 當所述控制裝置處于連續波模式時，所述微波收發機向所述樣品腔發送連續微波信號，所述連續微波信號用于激勵樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的連續微波信號形式的第四微波信號； 所述信號接收單元在所述控制單元的控制下發送參考信號;所述信號接收單元用于接收經所述參考信號調制的攜帶有樣品信息的連續微波信號形式的第四微波信號，將其轉換為攜帶有樣品信息的第三數字信號后返回所述控制單元，以便所述控制單元將攜帶有樣品信息的第三數字信號發送給上位機獲取樣品信息。7.根據權利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括存儲單元，所述預設工作模式還包括存儲模式； 當所述控制裝置處于存儲模式時，所述控制單元將所述上位機傳送的波形數據傳送給所述存儲單元進行存儲。8.根據權利要求7所述的控制裝置，其特征在于，當所述控制裝置處于脈沖波模式時，所述控制單元用于從所述存儲單元中讀取所述上位機發送的波形數據，對其進行處理后生成第一數字信號。9.根據權利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述預設工作模式還包括方波模式； 當所述控制裝置處于方波模式時，所述控制單元在所述工作時鐘信號的觸發下，根據所述上位機發送的波形數據生成第一方波信號； 所述轉換接收單元用于接收所述第一方波信號，并對其進行電平調節獲得第二方波信號并向所述微波收發機的微波開關輸出，用于驅動所述微波開關，產生微波脈沖信號，所述微波脈沖信號用于激勵樣品腔中的樣品產生攜帶有樣品信息的第四微波信號;所述信號接收單元接收到所述第四微波信號后，將其轉換為攜帶有樣品信息的第四數字信號返回所述控制單元，以便所述控制單元將攜帶有樣品信息的第四數字信號發送給上位機獲取樣品信息。10.一種磁共振譜儀，其特征在于，包括至少一個如權利要求1-9任一項所述的控制裝置。
【文檔編號】G01R33/32GK105929348SQ201610301908
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】榮星, 石致富, 秦熙, 謝進, 謝一進, 王淋, 蔣振, 杜江峰
【申請人】中國科學技術大學