[發明專利]一種基于指數擬合的核磁共振自動鎖場方法和系統

有效

• 申請號: 202011032021.3
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112213672B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 劉造;陳瑞;宋侃
• 申請（專利權）人: 武漢中科牛津波譜技術有限公司
• 主分類號: G01R33/387
• 分類號: G01R33/387
• 代理公司: 武漢臻誠專利代理事務所(普通合伙) 42233
• 代理人: 宋業斌

本發明公開了一種核磁共振波譜儀的自動鎖場方法，包括：將與樣品的溶劑對應、且預先獲取的鎖場參數加載到核磁共振波譜儀的鎖場電路板中，以得到鎖場信號s₁，其中鎖場參數包括勻場電源Z0通道的初始勻場電流值Z0，以及鎖場電路板的初始鎖功率、初始鎖增益、和初始鎖相位，對鎖場信號s₁進行n個頻率成分的指數擬合處理，以得到處理后的鎖場信號的多個幅度、多個頻率、以及多個相位，根據鎖場信號的多個頻率以及勻場電源Z0通道的初始勻場電流值獲取更新后的勻場電源Z0通道的勻場電流值，根據鎖場信號擬合得到的多個幅度信息，更新鎖功率和鎖增益參數，獲取得到的新的鎖場信號s₂的相位角，根據鎖場電路板的初始鎖相位、以及鎖場信號s₂的相位角對鎖場電路板的鎖相位進行更新，以得到更新后鎖場電路板的鎖相位。

技術領域

本發明屬于核磁共振技術領域，更具體地，涉及一種基于指數擬合的核磁共振自動鎖場方法和系統。

背景技術

核磁共振是重要的分析檢測工具之一，已經在代謝組學、生物大分子、材料研究、藥物研發等領域取得了重要應用。

較高的磁場穩定性和均勻性是高分辨核磁共振對磁場的基本要求，場頻聯鎖技術是保證核磁共振波譜儀磁場穩定性的重要手段。場頻聯鎖的原理是使主磁場和原子核的共振頻率始終保持匹配，根據共振信號的變化對磁場的漂移量進行補償。譜儀鎖場板將采集到的鎖偏差信號標識磁場波動ΔB₀，然后用負反饋電路調整Z₀通道的輸出電流，從而補償磁場的波動，使磁場保持一個相對穩定的狀態。

隨著核磁共振實驗在代謝組學等領域的不斷發展應用，往往需要采集和處理大批量的樣品，對譜儀的自動化程度提出了更高的要求。手動鎖場操作需要反復調節Z₀、鎖功率、鎖增益、鎖相位等參數，且每次更換樣品后都需要重新鎖場，過程繁瑣。因此，自動鎖場方法對于提高核磁共振波譜儀自動化程度、簡化操作流程具有重要意義。

現有的核磁共振自動鎖場方法主要有兩種。一種方法對Z₀、鎖相位、鎖功率、鎖增益等參數均采用模糊算法進行尋優，但是單純使用變量尋優的方式效率較低；另外一種方法對各鎖場參數分步驟優化，采用對鎖場核采樣的方式調節Z₀，然后以一定的步進逐個優化鎖功率、鎖增益和鎖相位。

然而，上述兩種方法均存在一些不可忽略的缺陷：模糊搜索算法尋優過程持續時間較長，算法效率不高；分步驟優化方法受頻率源和尋峰算法精度的制約較大，且對鎖場參數的重復調節和優化也降低了算法效率。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于指數擬合的核磁共振自動鎖場方法和系統，其目的在于，通過從鎖場信號中同時提取出信號的幅度、頻率、相位等多種主要參數信息，并根據這些參數信息自動優化Z0、鎖功率、鎖增益、鎖相位等鎖場參數值，達到自動鎖場的目的，本方法相比傳統自動鎖場方法，避免了鎖場參數反復調節和搜索尋優的過程，因此具有更高的計算效率和準確性。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種核磁共振波譜儀的自動鎖場方法，包括以下步驟：

(1)將與樣品的溶劑對應、且預先獲取的鎖場參數加載到核磁共振波譜儀的鎖場電路板中，以得到鎖場信號s₁，其中鎖場參數包括勻場電源Z0通道的初始勻場電流值Z0，以及鎖場電路板的初始鎖功率lockpower₀、初始鎖增益lockgain₀、和初始鎖相位lockphase₀。

(2)對鎖場信號s₁進行n個頻率成分的指數擬合處理，以得到處理后的鎖場信號的多個幅度α₁，…，α_n、多個頻率ω₁，…，ω_n、以及多個相位φ₁，…，φ_k，其中n表示樣品的溶劑中共振峰的個數；