[发明专利]基于数值模拟技术的仿真核磁共振波谱分析方法及分析系统

说明书

本发明公开了一种基于数值模拟技术的仿真核磁共振波谱分析方法及系统，所述方法包括构建模拟样品分子信息模型及模拟样品分子信息库；构建波谱仪硬件参数；构建波谱序列物理模型；基于前述构建的所述模拟样品分子信息模型及模拟样品分子信息库、波谱仪仪相关硬件参数和波谱序列物理模型，构建核磁共振波谱原始数据采集物理数学模型，进行模拟原始数据采集算法和程序实现，完成原始数据的模拟采集；将前述模拟采集的原始数据经傅立叶变换得到波谱图。本发明方法及系统可应用于核磁共振波谱应用技术的配套虚拟实验实训平台以及相关技术领域应用人员自学等多方面，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及核磁共振技术领域，具体涉及一种基于数值模拟技术的仿真核磁共振波谱分析方法及分析系统。

背景技术

核磁共振波谱是化学系研究分子和物质结构的重要工具，是国产化程度最低的分析仪器；设备昂贵，台套数有限，科研机时安排紧凑，教学实验机时非常有限；担心学生实验操作会退化设备性能，调坏相关参数；新手易出现操作失误导致设备损坏；实验流程复杂，样品配备，匀场、锁场和调谐匹配需要缓慢仔细调节，占用时间多等原因，导致波谱实验开展薄弱。

核磁共振波谱分析技术在有机化学相关领域得到越来越广泛的应用，比如制药、石油化工、有机材料、橡胶材料、生物医药等；越来越多的科研人员需要使用核磁共振波谱分析仪开展相关科研和测试工作。但是核磁共振波谱分析技术涉及到众多的核磁共振技术基础，尤其是序列技术，加上待测样品的复杂多变性，使得仪器的使用和测试数据结果的解释使用出现了很多问题。这些都是源于各领域的从业人员对于核磁共振波谱分析技术的基础原理不了解，对波谱仪的操作流程以及相关参数设置对谱图的影响规律不清楚。为了使相关从业人员更好的快速理解掌握核磁共振波谱分析技术的原理，更好的设置采集参数和硬件调节，从而快速高效准确的操作实验，采集数据并处理谱图，用以开展真机操作前的模拟培训，本发明可以满足这个要求。

发明内容

本发明提出了一种基于数值模拟技术的仿真核磁共振波谱分析方法及分析系统，克服了现有技术存在的上述技术问题。

本发明提出的基于数值模拟技术的仿真核磁共振波谱分析方法，其包括：

构建模拟样品分子信息模型及模拟样品分子信息库；

构建波谱仪硬件参数；

构建波谱序列物理模型；

基于前述构建的所述模拟样品分子信息模型及模拟样品分子信息库、波谱仪仪相关硬件参数、和波谱序列物理模型，结合起来，构建核磁共振波谱原始数据采集物理数学模型，进行模拟原始数据采集算法和程序实现，完成原始数据的模拟采集；

将前述模拟采集的原始数据，进行FT变换，得到波谱图。即获得信号频率的一维/二维或三维分布图，也就是一维/二维或三维波谱图。

进一步地，本发明方法还包括：将上一步得到的波谱图进行谱图处理。所述谱图处理包括相位校正、基线校正、寻峰、积分、测距、化学位移校正等谱图处理方法。

进一步地，本发明方法还包括：构建所述波谱仪硬件参数的校正模型及模拟调节，用以行硬件系统参数校正，为保证与真机系统操作一致。所述模拟调节包括wobb(自动调谐匹配)、shim(匀场)、lock(锁场)、P1调节等。所述校正模型的构建涉及到物理数学模型的构建。现有技术中在测试样品之前需要将仪器系统校正到最优状态，在每次实验之前都需要进行校正，才能保证最终谱图是有效的，而这些步骤是波谱实验中最花费时间、难度很大。本发明则通过基于数值模拟技术对硬件参数进行校正模型的构建及模拟调节，解决前述提到的这些技术问题。