一種測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器，包括射頻線圈、磁體結(jié)構(gòu)和匹配電路，匹配電路為射頻線圈提供激勵(lì)電流，射頻線圈產(chǎn)生射頻磁場(chǎng)并檢測(cè)被測(cè)樣品產(chǎn)生的回波信號(hào)，射頻線圈產(chǎn)生的射頻磁場(chǎng)與磁體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)正交。所述磁體結(jié)構(gòu)包括相對(duì)設(shè)置的左磁體結(jié)構(gòu)和右磁體結(jié)構(gòu)，所述射頻線圈包括設(shè)置于被測(cè)樣品與左磁體結(jié)構(gòu)之間的左射頻線圈和設(shè)置于被測(cè)樣品與右磁體結(jié)構(gòu)之間的右射頻線圈，右射頻線圈與左射頻線圈串聯(lián)連接。本發(fā)明提供的核磁共振傳感器所產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)均勻區(qū)域位于磁體結(jié)構(gòu)的中央，待測(cè)樣品只需要放入磁體結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)了無需砍伐樹木，將傳感器置于樹木外圍進(jìn)行無損核磁共振檢測(cè)。
【專利說明】
一種測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種檢測(cè)水分的傳感器，具體涉及一種測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]樹木干濕度主要取決于其含水量的多少，一棵活樹生長(zhǎng)時(shí)，其根部不間斷地從土壤中吸取水分，由樹干的疏導(dǎo)組織將水分送到樹木的各個(gè)器官，同時(shí)又將葉子光合作用所制造的養(yǎng)料由樹干的韌皮部輸送到樹木的各個(gè)部分。水分是樹木生長(zhǎng)必不可少的物質(zhì)，木材中水分是檢驗(yàn)?zāi)静纳碇笜?biāo)的重要內(nèi)容?？梢?，對(duì)木材中水分迀移規(guī)律進(jìn)行研究是非常必要的。目前對(duì)木材中水分的測(cè)定有干燥法、蒸餾法及導(dǎo)電法三種。
[0003]干燥法，干燥法又名重量法，是將欲測(cè)含水率的木材稱其初重(Gw)后放入烘箱，先在60°C低溫下烘干2小時(shí)，之后將溫度調(diào)至(103±2) °C，連續(xù)烘干8?10小時(shí)后至重量(GO)不變。其間，每隔2小時(shí)試稱一次，至最后兩次稱重之差極小(不超過0.3% )，即可認(rèn)為達(dá)到全干。按公式計(jì)算出木材的含水率。但此法時(shí)間較長(zhǎng)且破壞樣木，尤其對(duì)于樹脂含量較高的樹種木材或經(jīng)油劑浸注處理后的木材。
[0004]蒸餾法，對(duì)于樹脂含量較高的樹種木材或經(jīng)油劑浸注處理的木材，可以利用蒸餾法。但此法也需要破壞樣木，且也存在一定的誤差。
[0005]導(dǎo)電法，導(dǎo)電法是利用木材電學(xué)性質(zhì)如電阻率、介電常數(shù)和功率因素等與木材含水率間有規(guī)律的關(guān)系設(shè)計(jì)出一種測(cè)濕儀。測(cè)濕儀上有刻度表或電子顯示數(shù)據(jù)，通電后即可直接讀出木材的含水率。此法雖無須破壞樣木，免去需制作含水率試樣，但是也無法測(cè)出木材中水分的具體流向，也無法判斷木材中水分的迀移規(guī)律。
[0006]可以看出，以上三種測(cè)量木材中水分含量的測(cè)量方法中干燥法和蒸餾法無法做到無損測(cè)量，都要破壞樣木，導(dǎo)電法無法測(cè)出木材中水分具體流向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器。
[0008]本發(fā)明的目的是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器，包括射頻線圈、磁體結(jié)構(gòu)和匹配電路，匹配電路為射頻線圈提供激勵(lì)電流，射頻線圈產(chǎn)生射頻磁場(chǎng)并檢測(cè)被測(cè)樣品產(chǎn)生的回波信號(hào)，射頻線圈產(chǎn)生的射頻磁場(chǎng)與磁體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)正交。
[0009]進(jìn)一步，所述磁體結(jié)構(gòu)包括相對(duì)設(shè)置的左磁體結(jié)構(gòu)和右磁體結(jié)構(gòu)，所述射頻線圈包括設(shè)置于被測(cè)樣品與左磁體結(jié)構(gòu)之間的左射頻線圈和設(shè)置于被測(cè)樣品與右磁體結(jié)構(gòu)之間的右射頻線圈，右射頻線圈與左射頻線圈串聯(lián)連接。
[0010]進(jìn)一步，所述左磁體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部設(shè)置有弧形磁體的左弧形磁體腔，所述右磁體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部設(shè)置有弧形磁體的右弧形磁體腔;右弧形磁體腔與左弧形磁體腔構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，被測(cè)樣品放置于環(huán)狀結(jié)構(gòu)中心；左弧形磁體腔和右弧形磁體腔同時(shí)具有自由端和固定端，左弧形磁體腔的固定端與右弧形磁體腔的固定端鉸接在一起。
[0011]進(jìn)一步，所述右弧形磁體腔的自由端處設(shè)置有第一連接板，所述左弧形磁體腔的自由端處設(shè)置有第二連接板，第一連接板與第二連接板通過連接件連接在一起。
[0012]進(jìn)一步，所述第一連接板與右弧形磁體腔垂直，所述第二連接板與左弧形磁體腔垂直;所述第一連接板與第二連接板上都設(shè)置有連接通孔，連接螺栓穿過連接通孔固定第一連接板與第二連接板。
[0013]進(jìn)一步，所述射頻線圈以方形的形式依次環(huán)繞向外延伸。
[0014]進(jìn)一步，所述左弧形磁體腔與右弧形磁體腔內(nèi)弧形磁體磁化方向豎直向上，產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)方向垂直向下;所述射頻線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在水平面上分布。
[0015]進(jìn)一步，還包括設(shè)置于射頻線圈與被檢測(cè)物之間的填充物。
[0016]進(jìn)一步，還包括屏蔽盒，所述匹配電路設(shè)置于屏蔽盒內(nèi)。
[0017]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0018]本發(fā)明提供的核磁共振磁傳感器所產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)均勻區(qū)域位于磁體結(jié)構(gòu)的中央，待測(cè)樣品只需要放入磁體結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)了無需砍伐樹木，將傳感器置于樹木外圍進(jìn)行無損核磁共振檢測(cè)。該核磁共振傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、性能可靠，可實(shí)現(xiàn)木材水分迀移規(guī)律的無損檢測(cè)，便于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與研究。
【附圖說明】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0020]圖1為傳感器的第一視角示意圖；
[0021 ]圖2為傳感器的第二視角示意圖；
[0022]圖3為傳感器的第三視角示意圖；
[0023]圖4為左磁體結(jié)構(gòu)(右磁體結(jié))構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為傳感器的一組“回”形射頻線圈通入電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)方向的示意圖；
[0025]圖6為傳感器的磁體結(jié)構(gòu)磁化方向及產(chǎn)生磁場(chǎng)方向示意圖；
[0026]圖7為傳感器的磁體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布圖；
[0027]圖8為傳感器的射頻線圈產(chǎn)生的場(chǎng)分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述;應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0029]如圖1?3所示，一種測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器，包括射頻線圈、磁體結(jié)構(gòu)和匹配電路，匹配電路為射頻線圈提供激勵(lì)電流，射頻線圈產(chǎn)生射頻磁場(chǎng)并檢測(cè)被測(cè)樣品產(chǎn)生的回波信號(hào)，射頻線圈產(chǎn)生的射頻磁場(chǎng)與磁體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)正交。
[0030]所述磁體結(jié)構(gòu)包括相對(duì)設(shè)置的左磁體結(jié)構(gòu)2和右磁體結(jié)構(gòu)I，所述射頻線圈包括設(shè)置于被測(cè)樣品4與左磁體結(jié)構(gòu)之間的左射頻線圈3和設(shè)置于被測(cè)樣品與右磁體結(jié)構(gòu)之間的右射頻線圈，右射頻線圈與左射頻線圈串聯(lián)連接。
[0031 ]所述左磁體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部設(shè)置有弧形磁體的左弧形磁體腔，所述右磁體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部設(shè)置有弧形磁體的右弧形磁體腔；右弧形磁體腔與左弧形磁體腔構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，被測(cè)樣品放置于環(huán)狀結(jié)構(gòu)中心；左弧形磁體腔內(nèi)的弧形磁體與右弧形磁體腔內(nèi)的弧形磁體構(gòu)成環(huán)狀磁體;所述環(huán)狀磁體磁化方向豎直向上，產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)場(chǎng)方向垂直向下，射頻線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)在水平面上分布。
[0032]左弧形磁體腔和右弧形磁體腔同時(shí)具有自由端6和固定端5，左弧形磁體腔的固定端與右弧形磁體腔的固定端鉸接在一起。
[0033]核磁共振傳感器為圓柱型環(huán)狀結(jié)構(gòu)，是一種圓環(huán)狀開放式核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)，兩個(gè)弧形磁體均為永磁體塊，其橫截面為環(huán)狀，各環(huán)狀永磁體塊剩磁相同，各環(huán)狀永磁體塊的磁化方向沿環(huán)狀永磁體塊的橫截面設(shè)置。所述環(huán)狀永磁體為釤鈷合金圓環(huán)狀磁體。
[0034]所述右弧形磁體腔的自由端處設(shè)置有第一連接板7，所述左弧形磁體腔的自由端處設(shè)置有第二連接板，第一連接板與第二連接板通過連接件連接在一起。
[0035]所述第一連接板與右弧形磁體腔垂直，所述第二連接板與左弧形磁體腔垂直;所述第一連接板與第二連接板上都設(shè)置有連接通孔，連接螺栓穿過連接通孔固定第一連接板與第二連接板。
[0036]所述左射頻線圈和右射頻線圈以方形的形式依次環(huán)繞向外延伸，最終形成“回”形線圈，回形線圈的彎曲程度與所測(cè)樣品曲率保持一致。所述射頻線圈是由柔性PCB板制成，固定于磁體腔中心外側(cè)并有一段距離。所述匹配電路放置于屏蔽盒中，安裝在于傳感器上方或嵌于磁體腔內(nèi)部。
[0037]作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，為了方便加工，兩塊弧形磁體也可由若干扇形塊磁體拼接而成，中間采用強(qiáng)力膠連接。
[0038]作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，兩個(gè)相對(duì)的線圈可由兩組多個(gè)線圈陣列組成，且參數(shù)不僅限于本發(fā)明所提供的模型參數(shù)。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器，其特征在于:包括射頻線圈、磁體結(jié)構(gòu)和匹配電路，匹配電路為射頻線圈提供激勵(lì)電流，射頻線圈產(chǎn)生射頻磁場(chǎng)并檢測(cè)被測(cè)樣品產(chǎn)生的回波信號(hào)，射頻線圈產(chǎn)生的射頻磁場(chǎng)與磁體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)正交。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器，其特征在于:所述磁體結(jié)構(gòu)包括相對(duì)設(shè)置的左磁體結(jié)構(gòu)和右磁體結(jié)構(gòu)，所述射頻線圈包括設(shè)置于被測(cè)樣品與左磁體結(jié)構(gòu)之間的左射頻線圈和設(shè)置于被測(cè)樣品與右磁體結(jié)構(gòu)之間的右射頻線圈，右射頻線圈與左射頻線圈串聯(lián)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器，其特征在于:所述左磁體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部設(shè)置有弧形磁體的左弧形磁體腔，所述右磁體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部設(shè)置有弧形磁體的右弧形磁體腔；右弧形磁體腔與左弧形磁體腔構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，被測(cè)樣品放置于環(huán)狀結(jié)構(gòu)中心；左弧形磁體腔和右弧形磁體腔同時(shí)具有自由端和固定端，左弧形磁體腔的固定端與右弧形磁體腔的固定端鉸接在一起。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器，其特征在于:所述右弧形磁體腔的自由端處設(shè)置有第一連接板，所述左弧形磁體腔的自由端處設(shè)置有第二連接板，第一連接板與第二連接板通過連接件連接在一起。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器，其特征在于:所述第一連接板與右弧形磁體腔垂直，所述第二連接板與左弧形磁體腔垂直;所述第一連接板與第二連接板上都設(shè)置有連接通孔，連接螺栓穿過連接通孔固定第一連接板與第二連接板。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器，其特征在于:所述射頻線圈以方形的形式依次環(huán)繞向外延伸。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器，其特征在于:所述左弧形磁體腔與右弧形磁體腔內(nèi)弧形磁體磁化方向豎直向上，產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)方向垂直向下;所述射頻線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在水平面上分布。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器，其特征在于:還包括設(shè)置于射頻線圈與被檢測(cè)物之間的填充物。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量木材中水分含量的核磁共振傳感器，其特征在于:還包括屏蔽盒，所述匹配電路設(shè)置于屏蔽盒內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G01N24/08GK105842268SQ201610178789
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】徐征, 王曦桐, 鄭潔, 舒展, 劉思遠(yuǎn)
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)