[发明专利]一种基于指数拟合的核磁共振自动锁场方法和系统

权利要求书

1.一种核磁共振波谱仪的自动锁场方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将与样品的溶剂对应、且预先获取的锁场参数加载到核磁共振波谱仪的锁场电路板中，以得到锁场信号s₁，其中锁场参数包括匀场电源Z0通道的初始匀场电流值Z0，以及锁场电路板的初始锁功率lockpower₀、初始锁增益lockgain₀、和初始锁相位lockphase₀；

(2)对锁场信号s₁进行n个频率成分的指数拟合处理，以得到处理后的锁场信号的多个幅度α₁，…，α_n、多个频率ω₁，…，ω_n、以及多个相位φ₁，…，φ_k，其中n表示样品的溶剂中共振峰的个数；步骤(2)中使用的指数拟合方法是基于奇异值分解的线性预测算法LPSVD；

(3)根据步骤(2)处理后的锁场信号的多个频率ω₁，…，ω_n以及匀场电源Z0通道的初始匀场电流值I⁰_z0获取更新后的匀场电源z0通道的匀场电流值I_z0：更新后的匀场电源z0通道的匀场电流值I_z0等于：

I_z0＝I⁰_z0+γ*ω_k

其中，I⁰_z0表示匀场电源z0通道的初始匀场电流值，γ表示匀场电源Z0通道每变化1赫兹，对应的匀场电流值的变化量，ω_k是从多个频率ω₁，…，ω_n中选取的一个频率；

(4)根据步骤(3)处理后的锁场信号的多个幅度α₁，…，α_n、以及锁场电路板的初始锁功率lockpower₀和初始锁增益lockgain₀获取更新后的锁场电路板的锁功率和锁增益、以及新的锁场信号s₂；步骤(4)具体包括以下子步骤：

(4-1)判断所有幅度α₁，…，α_n合成后的幅度μ₁是否处于锁场信号的目标幅度值范围[m₁,m₂]中，如果是，则进入步骤(4-4)，否则进入步骤(4-2)；其中m₁的取值范围为10到25之间，m₂的取值范围为80到95之间；

(4-2)判断所有幅度α₁，…，α_n合成后的幅度μ₁是小于m₁还是大于m₂，如果是小于m₁，则设置锁功率变化方向系数k’＝1，并进入步骤(4-3)，如果是大于m₂，则设置锁功率变化方向系数k’＝-1，并进入步骤(4-3)；

(4-3)根据锁功率变化方向系数k’对锁场电路板的锁功率进行迭代更新，以得到更新后的锁场电路板的锁功率：

lockpower＝lockpower+k’*powerstep；

其中锁场电路板的锁功率lockpower的初始值等于lockpower₀，powerstep表示锁功率更新步进值；

(4-4)将步骤(4-3)更新后的锁场电路板的锁功率加载到核磁共振波谱仪的锁场电路板中，以得到新的锁场信号s₂；

(4-5)对新的锁场信号s₂进行n个频率成分的指数拟合处理，以得到处理后的锁场信号的多个幅度α₁’，…，α_n’；

(4-6)判断步骤(4-5)处理后的锁场信号的幅度α₁’，…，α_n’合成后的幅度μ₂是否处于锁场信号的目标幅度值范围[m₁,m₂]中，如果是则进入步骤(4-7)，否则返回步骤(4-3)；

(4-7)根据合成后的幅度μ₂和锁场信号的目标幅度值η对锁场电路板的锁增益进行更新，以得到更新后锁场电路板的锁增益：

lockgain＝lockgain+20log₁₀(η/μ₂)

其中锁场电路板的锁增益lockgain的初始值等于lockgain₀：

(5)获取步骤(4)得到的新的锁场信号s₂的相位角

(6)根据步骤(5)获取的新的锁场信号s₂的相位角对锁场电路板的锁相位进行更新，以得到更新后锁场电路板的锁相位lockphase；

其中锁场电路板的锁相位lockphase的初始值等于lockphase₀；

(7)采用步骤(3)更新后的Z0通道匀场电流、步骤(4)更新后的锁场电路板的锁功率和锁增益、以及步骤(6)更新后锁场电路板的锁相位对核磁共振波谱仪锁定磁场。