冷光源照明系统的研究英文翻译.docx

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冷光源照明系统的研究英文翻译

新型脉冲开关电源的快速场自行车核磁共振光谱仪

摘要

在这篇文章里，我们概括的一种快速脉冲开关的电源系统的运作原理单车场核磁共振波谱仪。

电源使用的一个变种，一个四象限斩波器的占空比定义平均输出电流。

这个拓扑只有两家半导体所必需的驱动与数百安培几千瓦的输出功率。

输出纹波电流有一个明确的形状，可以减少到可接受的值的一个精心设计的半导体控制电路和驱动程序。

电源样机测试与家兴建空心磁铁经营领域之间的0和0.21t。

该系统是计算机控制，利用脉冲发生器和数据采集卡，和具体的用户友好的自行研制的软件。

比较研究质子relaxometry两家知名液晶化合物中，mbba进行检查的可重复性的测量。

1.简介

快速循环核磁共振是一个非常强大的技术，这使得自旋-晶格弛豫研究领域从零到兆赫范围非常宽的频率范围。

在这种技术的磁场是循环之间的一个固定的检测高场和任何所需的低场。

通常的90℃射频脉冲，在共振与相应的频率被使用中，通常获得自由感应衰减（器）样品的反应ω=γBlow。

在一个典型的实验低场值中选择一个连续的方式获得的分散之间的最低和最高频率的可能。

这种技术可以非常苛刻的针对实验设备。

力学领域骑自行车可以做但标准光谱仪只能使用固体或液体样品的自快速运动的样品，这意味着，可能影响样品的介孔分子秩序。

电子解决方案为外地骑自行车是更灵活，但它意味着使用标光谱仪。

特别是，一个扁平电缆供电必须目前提出的稳定电流相同由电源供应器使用标准光谱

仪它必须能够快速开关（1毫秒）电流不同层次之间。

此外，一个扁平磁铁必须有一个空芯为避免使用高电压实现现场快速切换和避免寄生效应由于涡流的铁芯。

许多不同的电路拓扑结构中使用的产品电力供应。

在早期，目前的水平进行了调整，通过改变等效电阻放置在一系列的磁铁。

这种类型的权力供应不容易由电脑控制大多数现有的能源是消散的电阻元件。

后来，使用新的力量半导体双极功率晶体管，门极控制晶闸管，金属氧化物半导体场效应–晶体管（开关），和绝缘栅双极晶体管（开关）有助于减少开关时间。

特别是，使用的能源存储的概念雷德菲尔德提出的证明是非常重要的减少的过渡时间从低到高场。

在大多数的扁平电缆电力供电半导体是线性控制的活性区，尽管许多进展的场效应晶体管家庭权力的限制，它们仍然存在。

最近应用半导体可能推动数以百计的安培，但他们很难控制自己活性区。

直到现在，该电源供应器当前主要包括对一个或多个半导体的银行每一个半导体驱动器总数的一小部分。

控制这些晶体管的银行可能是困难的，特别是，由于平衡的问题。

此外，这些物资是不容易扩大加入较多的功率半导体对现有的银行可能不平衡控制电路。

为了避免这些问题，我们建议使用有不同的概念上的设计与权力用品。

而不是驱动功率半导体他们的活动区，我们选择开关，它们之间的饱和度和临界状态。

脉冲的概念开关电源是已知的电子的领域，但是，据我们所知，还没有应用在设计与光谱仪。

在这本文概述了基本的设计和运行原理的一个脉冲开关扁平电缆供电在两象限斩波器。

测试的实施，电力供应用家建立磁相关冷却系统和系统控制软件。

我们目前的初步测量

质子自旋晶格弛豫时间–两家知名液晶化合物中，mbba。

这些结果相比其他国家出版的文学同一化合物得到不同的产品。

2.电力供应基本的设计和工作原理

设计一个FFC的电力供应将考虑到特定负载的使用，如核磁共振，显然是一个磁铁与一个特定的阻抗，自感系数，和一些通过相关的冷却系统所消耗的电力。

自从一个典型的快速外地骑自行车核磁共振实验提出与磁铁中的电流期望是在同样的意义上，这样，不是一个普通的四象限斩波器它是只需要使用一个脉冲开关电路与2象限的拓扑图1中提出的。

该电路有一个直流电压供电，两个个功率半导体S1和S2，两只二极管D1和D2与磁铁。

两个半导体工作控制开关双稳定状态，和关闭。

二极管D1和D2也可以被视为开关，开通与关断，这取决于施加的电压接线端。

原则如下：

（一）当电压下降S1S2在它们的开通状态同时二极管D1和D2关断，这样是积极的状态。

目前的磁铁上增加了其最大值即U=Um，此时S1和S2是开通的

（二）当S1S2都关断电压降到Um=1/4U磁铁能量积累与消耗由此产生的减少电流值为零，除非一个开关是关的；（三）当只有一个的开关是关闭更多或更少等效为D1或者D2都是关断的，直流电压断开电路。

这种情况下理想元件电流可以不变，但由于不可避免的某些元素的存在，Im也减小。

这一电源的供电电流循环通过线圈可以建立简单的改变对S2的关闭转换到S1

的开通与关断通过适当的责任周期（区域

（一）和（三）。

电压U是连接到线圈在短脉冲，平均电流值将确定。

过渡到一个更高的磁场能，申请获得政体。

（一）在必要的时间。

过渡到一个较低的值可以得到无论是与政体（三）或

（二）。

以后可以更有效降低了磁铁中的电流，自从额外的元素可以被连接到分支电路在这一政体被用到控制脉冲给S1必须获得一个错误的信号之间的差异参考电流值，由用户设置，与实测值的电流循环，磁体中考虑到用户的订单进行现场转换。

用户的命令，使低到高（或相反）领域转变也影响开关状态，正如先前所说的。

由于感性负载的自然变异，电路中的电流指数时间常数取决于双方的电感和电阻的电路和可能形成一个经营政权的其他取决于该部门的主要电路的使用。

开关控制电路可能是一个滞环控制器，不能有一个无限小的错误当前窗口[14]。

因此，一个自然的纹波电流与定期形状的观察。

规模和时间取决于时间常数项纹波电流的变化和所提到的错误窗口。

由于不可能使这些时间常数任意小的唯一可能的方式是减少时期的纹波和为其后果增加一个交流组件的直流参考。

这个频率交流参考信号，有限的最大开关为频率的开关，它选择的方式，磁铁电流是稳定的，足以获得便捷的航班资料显示系统。

波形的周期性信号可以是正弦，三角形或四边形与幅度至少相当于宽度的迟滞电路窗口。

另一种方式来降低电流纹波是改变价值的电压为每个经营点保持几乎不变的开关占空比例。

该解决方案可以实现可控硅整流桥而增加了无氧铜和全球体积的电源供应器。

在一个典型的快速外地骑自行车实验磁场总在两个未被发现的层次转变。

这些转变可能不低于自旋晶格弛豫速率–核自旋系统考虑，他们也不能任意速度绝热开关限制[1]。

调整的方式过渡时间的操作值可以通过使用铝耗散元素从高到低的过渡，或使用能源水库以下的雷德菲尔德概念的能量存储[10]。

在电力供应的类型

描述里这个概念可以实现使用一个额外的电源和电容器组连接到主电路由低到高的转换[14]。

2和3本之间的过渡0.21吨和地球磁场使用电力供应按照这里所述的原则并提出了特性列于表1。

这些过渡时间显示出来。

2和3明显。

晶体这些过渡时间证明这是适当的成功地使用一种扁平电缆供电的可能性很

大程度上取决于计算机控制场周期不同水平。

实施解决方案认为，手工和计算机控制接口。

框图示于图4粗略地介绍了控制电路的电源供应器现场指挥命令收到的用户接口，电路的处理命令传送电路和最初的参考信号电路，以及之后的控制电路产

生控制脉冲电源开关硅：

同时，场/电流的参考水平的处理电路和参考信号传送到控制电路。

为测试用户界面也输入一个外部备用信号可以被添加到直流参考电流水平和用于减少脉动电流如上。

该控制电路还具有其自身的函数发生器用于这一目的。

控制回路通过探讨磁电流信号与一个霍尔效应传感器。

3.磁铁和软件

执行任何FFC与供电只能估计与两个电磁铁和控制软件的联系。

新设计的空芯铜杆磁铁并提出了特性列于表2。

它结果是由计算机优化程序考虑电力的电源和限制冷却系统。

一般来说，它的目的是产生高通量密度最高的相对同质性，与低感应系数和低阻力，减少动力损失。

特别是，Lm和Rm是重要的制约因素，减少现场的切换时间之间的水平[15,16]。

不同层次的磁铁之间的差距，考虑在优化过程中为提高冷却效率。

能力该冷却系统，这取决于类型液体冷却液（在我们的情况oftrans型前油），它的流动速度和类型的模式转移，也被认为是在优化过程中磁铁设计。

结果所有层具有相同的横截面和层的差距是常数。

在图5中我们目前的观点的磁铁。

软件系统控制，数据采集和数据处理是专门设计不仅为测试也为稳态运行。

控制该谱仪是通过一个人计算机的使用两个输入/输出卡（“smismr3020”和“national仪器pci-6024e”）。

这些卡与供电的用户接口控制场周期和射频接收机的数据采集。

外地骑自行车和数据采集控制异步的。

该mr3020卡的微处理器上传并生成所有外地周期控制电路信号的电力供应，90_脉冲射频发射器，和一个触发信号的数据

采集卡“ni”为代表，简图在图6。

输入/输出的“ni”卡有可能读并产生模拟或数字信号的连续和独立的场周期。

它集高低参考价值的扁平电缆供电的电流而且，在

进一步的发展，也将控制样品温度。

该卡还负责数据采集输入/输出信号的时间序列的卡尊重周期代表图7没有松动同步。

两国目前的水平提高（极化）和瑞士洛桑国际管理发展学院（检测）是由相同的参考信号IH：

它们所对应的极化场检测领域，分别，这是平等的最实验场周期。

目前时间（进化）对应的进化领域的根据参考信号白细胞介素：

具体的软件设计使用的图形编程语言的“national仪器实验室视图”保证容易修改，升级和容易通信输入/输出设备。

所有的详细资料外地骑自行车和数据采集控制了通过一个用户友好的图形界面。

4.实验结果和讨论

核磁共振谱仪的成功使用在很大程度上取决于质量检测到的自由感应衰减（器）。

检测取决于样品特点，场均匀性，检测系统，而系统屏蔽质量。

一个好的

调整的所有系统有可能获得通过，平均超过五，航班资料显示系统具有良好的信号/噪声比像所示。

8和9，为各向同性和向列相，分别。

由于本射频系统可用于测试产品谱仪磁场的有限的0.21（8.9mhz质子核磁共振）。

这些航班资料显示系统获得了用整流二极管的射频检测。

航班资料显示系统显示：

8和9的一般差异各向同性液体和更有序相。

众所周知，在各向同性的相的分散主要是翻译自扩散和轮换重新调整通常提供一个平台下面的兆赫频率政权。

在向列相的分散在这频率范围主要是由主任波动这表明一个t1bn_1=2法[18,19]

这是无法估计的同质的磁场的检测在各向同性阶段给出了10_4[17]。

质子自旋晶格弛豫时间T1是–测量在很宽的频率范围从2千赫兹到3.3兆赫兹之间。

这些结果显示10和11，在同一数字我们目前还发表了一些大的结果与其他在同一样温度下[12,13]。

因为它可以观察到的结果是一致的实验误差，这在我们的情况可能不同的5%到10%。

在所有的频率范围内实验结果匹配很好。

然而，其中有些差异可以看到在低频率，低于8千赫，这需要进一步调查。

当然了。

对于低频率的地球磁场必须补偿（在特殊情况5cb），这不出乎我们意料。

这个修正将未来改正。

缺乏可以解释地球

磁场补偿也偏离1高原的观察各向同性阶段中的频率为8千赫兹到一兆赫兹。

不幸的是，在这种情况下，我们没有发现其他已发表的实验结果比较。

在此外，精确的实验条件下使用获得发表的实验结果是未知的。

5.结论

我们概述了一种新的产品的工作原理：

供电脉冲开关控制电源半导体达到稳态电流水平一个低纹波适合与核磁共振。

电源原型试验使用这些原则的证明模块化，结构紧凑，易于升级。

将斩波电路拓扑考虑成为可能使用不同类型的先进的功率半导体，如MOSFET或IGBT。

原型优化执行磁铁电流的快速转换在时间1至3毫秒，适用于液体晶体的研究。

如果改变材料进行研究，过度时间明显改变。

对于使用不同的功率半导体的可能，将使用更高的电压和实现合理的工作磁域。

因此，本磁铁不需要能够支持高电流价值观，具有非常低电阻，并诱导，但他们可由图7共标记线更简单的设计。

然而，一定程度的离子是可取的降低功率消耗

的热量散失。

在我们的案件提出了一个圆柱形磁铁结构和由矩形截面的铒丝。

初步结果获得2个已知的液晶完全合适，实验误差范围内，与其他出版为同一化合物。

进一步的工作正在澄清中，观察到的差异在低频率。

特别是地球磁场补偿将不久。

这校准程序比较我们的光谱仪的性能与其他与光谱仪是相当重要的，这种技术将继续。