[实用新型]一种工业在线核磁共振分析仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及核磁共振仪器，具体涉及一种工业在线核磁共振分析仪。

背景技术

国内石油、化工、食品等行业的物质组分分析和理化参数分析等方面大多数采用实验室仪器分析，需要人工取样，分析检测参数种类较多，样品状态与实际工艺偏离较大，提供的分析结果严重滞后，无法实时指导工艺生产。而采用实验室核磁共振谱仪虽然也能够进行分析，但同样面临实时性不强。还有实验室核磁共振谱仪采用的是超导磁体，需要不断进行补充液氮，日常维护成本高。

 现代流程工业的目标是以最低的成本和最小的环境负担为代价制造高价值并且符合规格的产品。因此对样品流的物质组分和理化参数的快速定量和定性分析成为行业的迫切需求。

 一些企业也有采用在线近红外光谱仪器进行物质组分分析和理化参数分析，但在线近红外光谱仪器对样品要求高，不能分析不透明样品，需要标准样品定期标定。仪器的重复性差、准确性低、维护量大、故障率高。

发明内容

针对现有工业物质组分分析和理化参数分析检测仪器存在的缺陷，提出了一种实时分析速度快、准确性高、维护量小、成本低廉、可靠稳定的工业在线核磁共振分析仪。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型主要由样品处理系统、磁体系统（包括磁体温控系统和匀场系统）、探头系统、控制台系统组成。

样品处理系统将来自工艺管道的样品流进行温度、压力、流速调整，并且将从仪器测试完毕的样品通过该系统返回到工艺管道，全部采用卡套管路连接方式。

磁体系统采用永磁体钕铁硼材料，降低了整机成本。永磁体系统还包括温控系统和匀场系统，匀场系统包括无源匀场系统和有源匀场系统。

探头系统采用径流式真空杜瓦结构。工业管线样品的温度与磁体的温度差导致热量传递影响磁体的稳定性，进而影响整机的性能，必须对核磁共振探头进行绝热设计。核磁共振探头采用异种材料焊接，射频LC振荡电路调谐。

控制台系统包括嵌入式信号处理系统，射频数字发射系统，数字中频接收系统，双工机系统。嵌入式信号处理系统控制射频数字发射系统发射射频信号经过双工机系统至探头系统，激发样品流产生核磁共振自由感应衰减信号，产生的自由感应衰减信号经由双工机系统后进入数字中频接收系统，进行信号预处理，数字正交检波，数字滤波处理，然后返回到嵌入式信号处理系统。

本实用新型与现有技术相比，工业在线核磁共振分析检测具备很大的优势，属于非接触型在线测量，样品处理装置与检测传感装置分离，仪器无移动部件，可靠实用，维护量小。高度集成化控制台系统使整机的实时分析速度快，准确性高。采用永磁体系统作为核心部件，维护量小，成本低廉。探头系统的绝热设计，降低了外界环境温度对仪器样品测量过程的干扰，仪器稳定性、准确性更高。       

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为控制台系统结构框图。

具体实施方式

结合附图详细说明本实用新型专利的结构。

一种工业在线核磁共振分析仪，见图1，样品处理系统是样品采样收集和输送系统，采用卡套管路连接方式，由过滤器将大于50微米的颗粒滤除，并进行温度压力调整，压力范围满足探头系统承受的压力要求，低于30千克/立方厘米。

磁体系统采用永磁体钕铁硼材料，本体分辨率低于100ppm，磁场强度范围1.4T-2.1T。磁体系统还包括温控系统和匀场系统，温控系统采用PID恒温控制，由缠绕磁体一周的加热带进行持续加热，温度检测采用高精度铂电阻PT100。匀场系统包括无源匀场系统和有源匀场系统。无源匀场系统采用机械垫整螺丝微调，有源匀场系统采用电磁线圈补偿磁场。

探头系统采用径流式真空杜瓦结构。核磁共振探头直接放置于磁体腔内，其材料直接影响着磁场强度以及磁场均匀度，本实用新型采用陶瓷管、钛管、钼管以及不锈钢材料组合既保证磁场环境不被破坏又保证了与采样系统连接的强度要求。

控制台系统包括嵌入式信号处理系统，射频数字发射系统，数字中频接收系统，双工机系统。嵌入式信号处理系统是基于ARM嵌入式硬件平台linux系统，装载上位机软件包。上位机软件包可以进行核磁共振谱预处理，支持化学计量建模与工艺参数预报功能。通过以太网通讯将数据处理结果输出给DCS系统。射频数字发射系统采用核心芯片是直接数字频率合成器AD9910。数字中频接收系统采用核心芯片是中频分集接收器AD6655，由FPGA直接进行控制。双工机系统采用的是萨姆威公司的N120-3067G。

利用化学计量建模技术，建立工艺参数与核磁共振谱模型，在控制台系统中经过数据分析处理，最终输出结果由以太网通讯传输到中控室。