核四極矩共振（Nuclear Quadrupole Resonance,NQR）技術(shù)是一種非接觸式的固態(tài)射頻譜分析技術(shù),可廣泛應(yīng)用于爆炸物探測、礦物勘探等領(lǐng)域。但受本身固有的低信噪比、射頻干擾及虛假信號的影響,制約了NQR技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。為了提高其實(shí)用性及拓展應(yīng)用領(lǐng)域,許多國外研究機(jī)構(gòu)均致力于抑制NQR探測技術(shù)中的噪聲和射頻干擾,提高NQR檢測信噪比的研究,成為近年來該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。由虛假信號概念可知,與射頻相關(guān)的振鈴?fù)衔残盘柨赏ㄟ^設(shè)計(jì)相應(yīng)的振鈴?fù)衔惨种齐娐?使得收發(fā)同置的天線線圈恢復(fù)時間有效縮短,但其抑制效果有限。因此,在深入研究激勵脈沖序列形式和強(qiáng)虛假信號特性的基礎(chǔ)上,考慮從復(fù)合多脈沖激勵序列設(shè)計(jì)入手,從NQR信號產(chǎn)生級提高信噪比。利用虛假信號與射頻脈沖之間的相位關(guān)系,通過脈沖相位交替變換構(gòu)造新的復(fù)合多脈沖激勵序列可對長持續(xù)時間的虛假信號進(jìn)行有效抑制。本文重點(diǎn)研究了核四極矩共振激勵脈沖發(fā)生器,并對振鈴?fù)衔惨种齐娐愤M(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)。目前設(shè)置激勵脈沖序列參數(shù)存在經(jīng)驗(yàn)性與特定性,在不同探測環(huán)境中無法靈活的配置參數(shù)。文中采用由任意信號發(fā)生器PXI-5421、計(jì)數(shù)器/定時器PXIe-6... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

爆炸物組成元素[3]

10第二章NQR基本原理及探測裝置組成2.1NQR的基本原理2.1.1原子的核四極矩在原子核物理中，核四極矩是表征核電荷分布偏離球?qū)ΨQ程度的量度，它反映了原子核形變的程度。通常情況下，可以把原子核內(nèi)電荷Ze近似看作均勻分布。由于原子核具有自旋，因此可以將它比作以自旋方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)的軸對稱系統(tǒng)。如果原子核自旋量子數(shù)I為零，正電荷的分布將是球狀的，這就是所謂的原子核具有零核四極矩eQ，其中e為電子電荷，Q為四極矩。所有自旋量子數(shù)大于2/1的原子核均具有電四極矩，它產(chǎn)生于原子核正電荷的非球?qū)ΨQ性。假設(shè)對稱軸z半徑為a，x軸半徑為b，那么四極矩Q可表示為式（2-1）[5]：()2225Q=Zab（2-1）其中，Z為核電荷數(shù)，圖2-1給出了不同Q值下的原子核形態(tài)，Q>0時，原子核為長橢球狀；Q<0，原子核為扁橢球狀；Q=0時，原子核球?qū)ΨQ[2]。四極矩Q一旦確定，原子核的形狀和電荷存在方式就確定了。eQ可表示為式（2-2）：()()22eQ=ρx,y,zr3cosθ1dτ（2-2）其中，ρ(x,y,z)是在(x,y,z)點(diǎn)處的核電荷密度，r是原子核到體積元素dτ的距離，θ是半徑矢量與核自旋軸的夾角。由式（2-2）可看出，eQ的大小是電荷與距離平方的乘積。在實(shí)際應(yīng)用中，通常簡單地表示四極矩Q單位為2cm或2m。例如，37Cl具有原子核自旋量子數(shù)I=2/3，其四極矩Q為2820.0810m×，負(fù)號表明該電荷分布垂直于旋轉(zhuǎn)軸。表2-1列出了一些常見的NQR同位素。圖2-1不同Q值下的原子核形態(tài)

12對于自旋I=1的核，允許的能級躍遷如圖2-3所示[5]。圖2-3自旋I=1核允許的能級躍遷對應(yīng)的能級頻率可由式（2-3）表示：2(3)4eqQvhη±=±，202eqQvh=η（2-3）其中h為普朗克常量（PlanckConstant），2eqQ為四極矩耦合常數(shù)，η為不對稱參數(shù)，可表示為式（2-4）：-=xxyyzzqqqη（2-4）其中xxq，yyq和zzq是EFG的主要張量分量（一個系統(tǒng)的EFG可以描述為一個張量）。xxq，yyq和zzq之和為零，η是小于1的數(shù)值。當(dāng)zzyyxxq≠q≠q時，該參數(shù)是衡量場梯度偏離軸對稱性的程度。由于四極矩耦合常數(shù)2eqQ和不對稱參數(shù)η均為原子核本身所固有的性質(zhì)，因此只要從外部施加一個特定頻率（v+，v，0v）的電磁場，再通過檢測相應(yīng)頻率的電磁回波信號（即NQR信號），就能實(shí)現(xiàn)TNT和RDX的探測。一般炸藥對應(yīng)的NQR頻率相對較低，都在500kHz~6MHz之間。表2-3和表2-3[2,28]列出了293K（20℃）下RDX和TNT的共振頻率及相應(yīng)的探測強(qiáng)度，由表可以看出，對于RDX，共振頻率5192kHz和3410kHz下有相對較強(qiáng)的探測能力，對于TNT，共振頻率890kHz時，相對檢測能力較強(qiáng)，認(rèn)為檢測能力最強(qiáng)的對應(yīng)的共振頻率為該樣品的特征頻率。表2-2RDX的NQR參數(shù)（293K）頻率v（kHz）線寬Δv（Hz）相對探測強(qiáng)度v+52414400.4751922001.050474500.53v34586000.2334103500.6933594800.450v17835000.2617825000.2616883300.3

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于數(shù)字調(diào)制技術(shù)的核磁共振射頻脈沖發(fā)生器[J]. 朱云峰,何為,何傳紅,王怡,齊天昊,陳柏冰,徐征.  波譜學(xué)雜志. 2018(03)
[2]核四極矩共振探測系統(tǒng)研究進(jìn)展[J]. 李雯玉,魏樹峰,楊文暉.  探測與控制學(xué)報(bào). 2016(03)
[3]基于NQR技術(shù)的爆炸物探測天線自動調(diào)諧裝置[J]. 任天亮.  電子制作. 2016(09)
[4]爆炸物檢測中NQR信號的處理及判識[J]. 毛云志,郭華民.  波譜學(xué)雜志. 2014(03)
[5]基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解及小波變換的炸藥NQR信號處理[J]. 郝鳳龍,徐更光,黃學(xué)義.  振動與沖擊. 2014(16)
[6]基于核四極矩共振的爆炸物探測技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 朱凱然,蘇濤,何學(xué)輝.  兵工學(xué)報(bào). 2013(12)
[7]NQR炸藥探測系統(tǒng)中射頻線圈的設(shè)計(jì)研究[J]. 郝鳳龍,徐更光,黃學(xué)義.  波譜學(xué)雜志. 2013(04)
[8]一種核四極共振探測系統(tǒng)中天線探頭的設(shè)計(jì)方法[J]. 陽燕,孫宜斌,何學(xué)輝,朱凱然,蘇濤.  波譜學(xué)雜志. 2013(01)
[9]基于PXI-5105示波器卡的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)[J]. 葉瑞平,陳志強(qiáng),張雪熒,孫志宇,毛瑞士,黃美容,馬朋,王曉輝,孔潔,陳金達(dá),鄭川,余玉洪,王建松,詹文龍.  原子能科學(xué)技術(shù). 2012(05)
[10]NQR方法中平面型天線探測爆炸物研究[J]. 李康寧,李興,張向陽,田利軍,俞碩.  原子能科學(xué)技術(shù). 2010(S1)

博士論文
[1]微弱核四極矩共振信號參數(shù)估計(jì)方法研究[D]. 朱凱然.西安電子科技大學(xué) 2012
[2]用于引導(dǎo)HIFU治療的永磁開放式MRI系統(tǒng)研究[D]. 寧瑞鵬.華東師范大學(xué) 2011

碩士論文
[1]基于LabVIEW的示波器自動測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 蘇晨.北京交通大學(xué) 2018
[2]基于虛擬儀器的電能采集分析回放裝置的研究與設(shè)計(jì)[D]. 徐鼎.山東大學(xué) 2018
[3]含氮物質(zhì)檢測系統(tǒng)脈沖發(fā)射源及控制模塊的研制[D]. 李雙魁.電子科技大學(xué) 2017
[4]基于FPGA和PXI總線的任意波形發(fā)生器系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 田廣飛.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[5]幾種常見爆炸物探測技術(shù)研究[D]. 梁永磊.南京理工大學(xué) 2016
[6]基于多幀統(tǒng)計(jì)譜的無線電干擾信號的分離算法的研究[D]. 謝冰.蘭州交通大學(xué) 2014
[7]基于LabVlEW的汽車電控設(shè)備測試系統(tǒng)研究[D]. 張?jiān)讫?河北工業(yè)大學(xué) 2014
[8]基于核四極矩共振的爆炸物探測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 陽燕.西安電子科技大學(xué) 2013



本文編號：3024586