CN115079069A - 频率可变的调制场***及其控制方法以及epr谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种频率可变的调制场***、控制方法和具有该频率可变的调制场***的EPR谱仪，所述频率可变的调制场***包括：驱动器，用于提供目标频率的交流信号；谐振电路，包括电容阵列和调制场线圈，所述电容阵列的第一端与所述驱动器连接，所述电容阵列的第二端与所述调制场线圈连接，所述调制场线圈用于为EPR探头提供调制磁场；电流监测装置，与所述谐振电路连接，用于监测所述谐振电路中的电流；控制器，与所述电容阵列和所述电流监测装置分别连接，用于根据所述电流调节所述电容阵列的电容值，以使所述谐振电路处于谐振状态。该***可实现调制场频率的可调节。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种频率可变的调制场***及其控制方法以及EPR谱仪。
背景技术
目前，针对EPR（Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy，电子顺磁共振波谱）调制场，常通过相敏检波技术，提高EPR谱线的信噪比。具体是通过沿着静磁场的轴线在空腔的两侧缠绕亥姆霍兹线圈，实现频率为100kHz的调制磁场，但是对于弛豫时间为10us（100kHz相当于10us）或更长的谱图，调制场频率必须小于100kHz，否则可能测不到样品准确的谱线。此外，调制场叠加在微波频率上会引起展宽，100kHz的调制场相当于35mG展宽，会在EPR谱图中产生边带。在几百mG宽的谱线中，这点边带观察不到。但是对于谱线线宽很窄或者超精细耦合常数很小的样品，调制边带会使线形发生畸变，此时也需要降低调制频率。
但是，上述的相敏检波技术仅能够鉴别调制信号的相位和进行频率的选择，无法对调制场的频率进行调节。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种频率可变的调制场***，该***可实现调制场频率的可调节。
本发明的第二个目的在于提出一种EPR谱仪。
本发明的第三个目的在于提出一种频率可变的调制场***的控制方法。
为达到上述目的，本发明实施例第一方面提出一种频率可变的调制场***，所述***包括：驱动器，用于提供目标频率的交流信号；谐振电路，包括电容阵列和调制场线圈，所述电容阵列的第一端与所述驱动器连接，所述电容阵列的第二端与所述调制场线圈连接，所述调制场线圈用于为EPR探头提供调制磁场；电流监测装置，与所述谐振电路连接，用于监测所述谐振电路中的电流；控制器，与所述电容阵列和所述电流监测装置分别连接，用于根据所述电流调节所述电容阵列的电容值，以使所述谐振电路处于谐振状态。
为达到上述目的，本发明实施例第二方面提出EPR谱仪，所述EPR谱仪包括：EPR探头、本发明第一方面实施例所述的频率可变的调制场***。
为达到上述目的，本发明实施例第三方面提出一种频率可变的调制场***的控制方法，所述频率可变的调制场***包括驱动器和谐振电路，所述驱动器用于提供目标频率的交流信号，所述谐振电路包括电容阵列和调制场线圈，所述电容阵列的第一端与所述驱动器连接，所述电容阵列的第二端与所述调制场线圈连接，所述调制场线圈用于为EPR探头提供调制磁场，所述方法包括：获取所述谐振电路中的电流；根据所述电流调节所述电容阵列的电容值，以使所述谐振电路处于谐振状态。
根据本发明实施例的频率可变的调制场***及其控制方法以及EPR谱仪，在频率可变的调制场***中，谐振电路包括电容阵列和调制场线圈，通过驱动器向谐振电路提供目标频率的交流信号，利用电流监测装置监测谐振电路中的电流，同时控制器通过与谐振电路中的电容阵列和电流监测装置的分别连接，可根据谐振电路中的电流调节电容阵列的电容值，使得谐振电路处于谐振状态，使谐振电路中的调制场线圈可以正常工作，向EPR探头提供目标频率的调制磁场，使频率固定的调制场实现频率可调节。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明一个实施例的频率可变的调制场***的结构示意图；
图2是本发明一个示例的电容阵列的结构示意图；
图3是本发明一个实施例的频率可变的调制场***的结构示意图；
图4是本发明一个实施例的电容阵列的电容值的调节过程流程图；
图5是本发明另一个实施例的电容阵列的电容值的调节过程流程图；
图6是本发明一个实施例的EPR谱仪的结构示意图；
图7是本发明一个实施例的频率可变的调制场***的控制方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图1-7以及具体的实施方式描述本发明实施例的频率可变的调制场***及其控制方法以及EPR谱仪。
图1是本发明一个实施例的频率可变的调制场***1的结构示意图。如图1所示，频率可变的调制场***1包括：驱动器101，用于提供目标频率的交流信号；谐振电路102，包括电容阵列201和调制场线圈202，电容阵列201的第一端与驱动器101连接，电容阵列201的第二端与调制场线圈202连接，调制场线圈202用于为EPR探头3提供调制磁场；电流监测装置103，与谐振电路102连接，用于监测谐振电路102中的电流；控制器104，与电容阵列201和电流监测装置103分别连接，用于根据电流调节电容阵列201的电容值，以使谐振电路102处于谐振状态。
可选地，在一些实施例中，电流监测装置103可设置于谐振电路102的电容阵列201和调制场线圈202之间。
具体而言，由于谐振电路102中的电容阵列201的一端与驱动器101连接，因此在接收到改变频率的指令时，便可通过驱动器101将目标频率所对应的交流信号提供至与其连接的谐振电路102，使得谐振电路102中有电流流过，通过电流监测装置103与谐振电路102连接，使得电流监测装置103可实时监测谐振电路102中的电流。在本实施例中，通过控制器104与电容阵列201和电流监测装置103的分别连接，使得控制器104可以根据电流监测装置103监测到的谐振电路102中的电流，对谐振电路102中电容阵列201的电容值进行调节，使得谐振电路102可处于谐振状态，从而保障谐振电路102中包括的调制场线圈202可以向EPR探头3提供目标频率的调制磁场，实现调制磁场频率的改变。
进一步地，在一些实施例中，控制器104可具体用于：在目标频率改变，或者，EPR探头3的电感改变时，根据电流调节电容阵列201的电容值，以使谐振电路102处于谐振状态。
具体而言，当调制场频率需要进行调节，即目标频率改变时，或者当由于探头更换或其他因素（如，探头老化或磨损）导致EPR探头3的电感发生改变时，即使当前时刻调制磁场频率并不需要调节，都需要根据电流监测装置103监测到的谐振电路102中的电流调节谐振电路102中电容阵列201的电容值，以使谐振电路102可以处于谐振状态，保障其中的调制场线圈202可以正常工作。
作为一种可能的实现方式，图2是本发明一个示例的电容阵列的结构示意图，如图2所示，电容阵列201包括n-1个开关电容支路和短路支路，n-1个开关电容支路并联连接，并与短路支路并联连接，形成第一并联点J1和第二并联点J2，第一并联点J1与驱动器101连接，第二并联点J2与调制场线圈202连接，其中，每个开关电容支路均包括串联连接的电容和可控开关，短路支路包括可控开关。
应理解的是，由于本实现方式中的第一并联点J1与驱动器101连接，因此通过驱动器101提供的目标频率的交流信号可以通过该第一并联点到达谐振电路102，控制器104根据谐振电路102中的电流对电容阵列201的电容值进行调整。由于本实现方式中的电容阵列201包括n-1个开关电容支路和短路支路，且每一个开关电容支路均包括串联连接的电容和可控开关，因此在需要对电容阵列201的电容值进行调整时，通过开关电容支路中包括的可控开关，对n-1个开关电容支路的通断状态进行控制，使其可以实现不同电容之间的自由组合，从而使得自由组合之后的电容值可以满足控制器104对电容阵列201电容值的调节需求，以保障谐振电路102可处于谐振状态，电容阵列201可以正常放电，将其中的能量全部以磁能的形式存储在调制场线圈202中，通过调制场线圈202向EPR探头3提供目标频率的调制磁场，以使EPR探头3中的样品处在调制场线圈202工作产生的调制磁场中。
可选地，在一些实施例中，可控开关选择继电器，通过继电器控制各开关电容支路中电容的接入状态。
进一步地，如图3所示，在本发明的一些实施例中，频率可变的调制场***1还可包括：放大器105，放大器105连接在驱动器101与谐振电路102之间，用于对交流信号进行放大处理。
作为一种可能的实现方式，如图4所示，控制器104在根据电流调节电容阵列201的电容值，以使谐振电路102处于谐振状态时，对于电容阵列201的电容值的调节可具体包括以下步骤：
S101，确定初始的电容值序列，其中，初始的电容值序列由电容阵列可调的最小电容值0、最大电容值Ce和初始的第一电容值、第二电容值和第三电容值组成，0＜第一电容值＜第二电容值＜第三电容值＜Ce。
具体而言，通过对各开关电容支路中电容的自由组合得到的电容值集合便可作为本申请实施例中的电容值序列，并将自由组合得到的电容值集合中的最小电容值0、最大电容值Ce，分别作为本发明实施例中的初始电容值序列闭区间中的最小值和最大值，可选地，在一些实施例中，初始电容值序列中的第一电容值、第二电容值和第三电容值选择为对集合[0，Ce]进行四等分，得到的三个等分电容值，且第一电容值＜第二电容值＜第三电容值，需要理解的是，在电容值序列中，0＜第一电容值＜第二电容值＜第三电容值＜Ce，由此，便可得到初始的电容值序列。
S102，依次调节电容阵列的电容值至当前的第一电容值、第二电容值和第三电容值，并获取对应的第一电流峰峰值、第二电流峰峰值和第三电流峰峰值。
具体而言，在确定了当前的第一电容值、第二电容值和第三电容值之后，通过控制电容阵列201中各个开关电容支路中电容的组合方式，使电容阵列201的电容值可以依次到达第一电容值、第二电容值和第三电容值，每调节一次，等待由电流监测装置103监测的谐振电路102中的电流稳定后，获取对应的电流峰峰值，即第一电流峰峰值、第二电流峰峰值和第三电流峰峰值。
可理解的是，在获取电流峰峰值之前需要首先等待监测电流稳定，在这一等待周期内，会出现多个不同的电流值，将该等待周期中监测到的电流最大值和最小值之间差的值，确定为本申请实施例中的电流峰峰值，该电流峰峰值可用于表征电流值变化范围的大小。
S103，确定第一电流峰峰值、第二电流峰峰值和第三电流峰峰值中的最大值，并根据最大值和当前的电容值序列确定电容阵列的可调电容值范围。
S104，判断可调电容值范围是否满足预设分割条件。
其中，预设分割条件可根据实际情况选择。示例性地，预设分割条件可根据阵列电容的最小分割单元确定，例如，将由S103确定的可调电容值范围中的最大值与最小值之间的差值与阵列电容的最小分割单元进行比较，在差值小于或等于最小分割单元时，说明可调电容值范围已经满足预设分割条件。
S105，若是，则将最大值对应的电容值作为最终电容值，否则根据可调电容值范围更新当前的电容值序列、第一电容值、第二电容值和第三电容值，并返回至依次调节电容阵列的电容值至当前的第一电容值、第二电容值和第三电容值的步骤。
也就是说，在可调电容值范围满足预设分割条件时，则确定第一电流峰峰值、第二电流峰峰值和第三电流峰峰值中的最大值对应的电容值为最终电容值；若可调电容值范围不满足预设分割条件，则根据该可调电容值范围更新当前的电容值序列、第一电容值、第二电容值和第三电容值，并返回至步骤S102，继续对电容值进行调节，直至可调电容值范围满足预设分割条件（例如，可调电容值范围中的最大值与最小值之间的差值小于或等于阵列电容的最小分割单元），并将过程中获取到的电流峰峰值中的最大值对应的电容值作为最终电容值。
作为一种可能的实现方式，步骤S103中根据最大值和当前的电容值序列确定电容阵列201的可调电容值范围，可包括：根据最大值对应的电容值与该电容值的上一个电容值得到第一中间电容值，并根据最大值对应的电容值与该电容值的下一个电容值得到第二中间电容值，以及确定电容阵列201的可调电容值范围为第一中间电容值与第二中间电容值组成的范围。
具体而言，在本实现方式中，根据步骤S103中确定了第一电流峰峰值、第二电流峰峰值和第三电流峰峰值中的最大值后，找出最大值对应的电容值与该电容值的上一个电容值的中间值，确定为第一中间电容值，找出最大值对应的电容值与该电容值的下一个电容值的中间值，确定为第二中间电容值，可理解的是，第一中间电容值＜最大值对应的电容值＜第二中间电容值，为进一步调节阵列电容的电容值，便将可调电容值的范围确定为第一中间电容值与第二中间电容值组成的范围。在该实现方式中，通过确定可调电容值范围为第一中间电容值与第二中间电容值组成的范围的方式，不断缩小电容值的调节范围，在保证调节精细度的同时，还可保证调节效率。
需要说明的是，在一些示例中，若找出的最大值对应的电容值为当前电容值序列中的第一电容值时，则确定电容阵列201可调的最小电容值0与该第一电容值之间的中间值为第一中间电容值；若找出的最大值对应的电容值为当前电容值序列中的第三电容值时，则确定该第一电容值与电容阵列201可调的最大电容值Ce的中间值为第二中间电容值。
进一步地，在本实现方式的步骤S105中，在可调电容值范围不满足预设分割条件时，根据可调电容值范围更新当前的电容值序列、第一电容值、第二电容值和第三电容值，可包括：将第一中间电容值、第二中间电容值增加至当前的电容值序列中，并将当前的第一电容值、第二电容值和第三电容值更新为第一中间电容值、最大值对应的电容值和第二中间电容值。
具体而言，在判断到可调电容值范围（即第一中间电容值和第二中间电容值组成的范围）不满足预设分割条件时，则需要将第一中间电容值和第二中间电容值增加至当前的电容值序列中，以更新电容值序列，并将第一中间电容值确定为更新后的电容值序列中的第一电容值，最大值对应的电容值确定为更新后的电容值序列中的第二电容值，第二中间电容值确定为更新后的电容值序列中的第三电容值，即当前的电容值序列由电容阵列201可调的最小电容值0、最大电容值Ce和第一中间电容值、最大值对应的电容值和第二中间电容值组成。
为更加清楚的解释上述实现方式的具体实施过程，下面通过一个示例对该实施过程进行表述：
S1，确定驱动器、放大器和EPR探头的工作参数，从阵列电容的电容值集合[0，Ce]中选取近似四等分点的电容值Cf1、Cf2和Cf3。
S2、依次调节电容阵列的电容值至Cf1、Cf2和Cf3，每调节一次，等待监测电流稳定，获取稳定后的监测电流峰峰值If1、If2和If3。
S3、找出If1、If2和If3中的最大值，如If3最大，则：取Cf2和Cf3的中间值Cf4、以及Cf3和Ce的中间值Cf5；测得对应电流峰峰值If4以及If5。
S4、找出If3、If4和If5中的最大值，如If3最大，则在：取Cf4和Cf3的中间值Cf6、以及Cf3和Cf5的中间值Cf7；测得对应电流峰峰值If6以及If7。
S5、找出If3、If6和If7中的最大值，重复上述步骤，直到分割至阵列电容的最小分割单元，找出电流峰峰值最大值所对应的阵列电容的电容值，即为最终电容值。
需要说明的是，在本发明的一些示例中，在根据步骤S103确定第一电流峰峰值、第二电流峰峰值和第三电流峰峰值中的最大值时，出现两个电流峰峰值的差值在预设阈值范围内，甚至相等的情况，此时控制器104还可用于，在这两个电流峰峰值对应的电容值之间取近似四等分点的电容值进行监测比较，即将电容值序列更新为这两个电流峰峰值对应的电容值和对其组成的电容值范围进行四等分得到的三个等分电容值，然后继续执行上述实现方式，确定出最终电容值。可理解的是，若出现此种情况，可调电容值的调节范围将缩小，因此可进一步提高调节效率。
进一步地，如图在本发明的另一些实施例中，如图5所示，控制器104在根据电流调节电容阵列201的电容值，以使谐振电路102处于谐振状态时，对于电容阵列201的电容值的调节可具体包括以下步骤：
S201，根据目标频率、EPR探头的电感值，计算目标电容值。
作为一个示例，通过下式计算目标电容值：
其中，Cs ’为目标电容值，F为目标频率，L为EPR探头3的电感。
S202，从由电容阵列的可调电容值组成的电容值序列中找出与目标电容值最接近的电容值Cs，以及Cs的上一个电容值Cs-1和下一个电容值Cs+1。
可理解的是，根据目标频率、EPR探头3的电感值计算出的目标电容值是与目标频率完全适应的电容值，但在具体实现过程中，若无法在电容阵列201的可调电容值组成的电容值序列中找出与其一致的电容值，便可从其中找出与该目标电容值最接近的电容值Cs，根据该电容值Cs展开后续的电容值调节工作。
S203，依次调节电容阵列的电容值至Cs、Cs-1和Cs+1，并获取对应的电流峰峰值Is、Is-1和Is+1。
S204，判断Is、Is-1和Is+1中的最大值。
S205，若Is为最大值，则将Cs作为最终电容值。
S206，若Is-1为最大值，则从电容值序列中找出Cs-1的上一个电容值Cs-2，并调节电容阵列的电容值至Cs-2，获取对应的电流峰峰值Is-2，以及在Is-2小于Is-1时，将Cs-1作为最终电容值，否则继续找出Cs-3，直至Is-x小于Is-x+1，将Is-x+1对应的Cs-x+1作为最终电容值。
也就是说，在判断出Is、Is-1和Is+1中的最大值为Is-1时，则需要从电容值序列中找出Cs-1的上一个电容值Cs-2，并调节电容阵列201的电容值至Cs-2，获取对应的电流峰峰值Is-2，然后将Is-2与Is-1进行比较，判断Is-2是否小于Is-1，若Is-2小于Is-1，则将Cs-1作为最终电容值，若Is-2大于等于Is-1，则继续从电容值序列中找出Cs-2的上一个电容值Cs-3，继续执行后续的调节和电流判断步骤，直至找出的电容值的上一个电容值对应的电流峰峰值小于该电容值对应的电流峰峰值，将该电容值作为最终电容值即可。
S207，若Is+1为最大值，则从电容值序列中找出Cs+1的下一个电容值Cs+2，并调节电容阵列的电容值至Cs+2，获取对应的电流峰峰值Is+2，以及在Is+2小于Is+1时，将Cs+1作为最终电容值，否则继续找出Cs+3，直至Is+x+1小于Is+x，将Is+x对应的Cs+x作为最终电容值。
也就是说，在判断出Is、Is-1和Is+1中的最大值为Is+1时，则需要从电容值序列中找出Cs+1的下一个电容值Cs+2，并调节电容阵列201的电容值至Cs+2，获取对应的电流峰峰值Is+2，然后将Is+2与Is+1进行比较，判断Is+2是否小于Is+1，若Is+2小于Is+1，则将Cs+1作为最终电容值，若Is+2大于等于Is+1，则继续从电容值序列中找出Cs+2的下一个电容值Cs+3，继续执行后续的调节和电流判断步骤，直至找出的电容值的下一个电容值对应的电流峰峰值小于该电容值对应的电流峰峰值，将该电容值作为最终电容值即可。
本发明实施例的频率可变的调制场***，在调制场的频率需要调节时，或者当EPR探头的电感改变时，根据谐振电路中的电流对电容阵列的电容值进行调节，使得谐振电路可处于谐振状态，保证谐振电路中的调制场线圈可以向EPR探头提供目标频率的调制磁场，实现频率固定的调制场频率的可调节，且在调节电容值的过程中，通过不断缩小可调电容值范围的方式，在保证调节精细度的同时，还可保证调节效率。
进一步地，本发明实施例提出一种EPR谱仪，如图6所示，EPR谱仪2包括：EPR探头3、频率可变的调制场***1。
区别于相关技术，本发明实施例提出的EPR谱仪，能够使频率固定的调制场实现频率可调节，从而使检测样品的范围进一步拓展，实际应用中可以针对不同谱线线宽的样品选择有针对性的调制场频率，检测结果的准确性高。
另外，需要说明的是，本发明实施例的EPR谱仪的其他构成及作用对本领域的技术人员来说是已知的，为减少冗余，此处不做赘述。
为了实现上述实施例，本发明实施例还提出了一种频率可变的调制场***的控制方法。其中，频率可变的调制场***包括驱动器和谐振电路，驱动器用于提供目标频率的交流信号，谐振电路包括电容阵列和调制场线圈，电容阵列的第一端与驱动器连接，电容阵列的第二端与调制场线圈连接，调制场线圈用于为EPR探头提供调制磁场。
在一些实施例中，如图7所示，频率可变的调制场***的控制方法可包括：
S301，获取谐振电路中的电流。
S302，根据电流调节电容阵列的电容值，以使谐振电路处于谐振状态。
需要说明的是，本发明实施例的频率可变的调制场***的控制方法的其他具体实施方式可参见本发明上述实施例的频率可变的调制场***的具体实施方式。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备（如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***）使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种频率可变的调制场***，其特征在于，所述***包括：
驱动器，用于提供目标频率的交流信号；
谐振电路，包括电容阵列和调制场线圈，所述电容阵列的第一端与所述驱动器连接，所述电容阵列的第二端与所述调制场线圈连接，所述调制场线圈用于为EPR探头提供调制磁场；
电流监测装置，与所述谐振电路连接，用于监测所述谐振电路中的电流；
控制器，与所述电容阵列和所述电流监测装置分别连接，用于根据所述电流调节所述电容阵列的电容值，以使所述谐振电路处于谐振状态。
2.根据权利要求1所述的频率可变的调制场***，其特征在于，所述控制器具体用于，在所述目标频率改变，或者，所述EPR探头的电感改变时，根据所述电流调节所述电容阵列的电容值，以使所述谐振电路处于谐振状态。
3.根据权利要求1所述的频率可变的调制场***，其特征在于，所述电容阵列包括n-1个开关电容支路和短路支路，所述n-1个开关电容支路并联连接，并与所述短路支路并联连接，形成第一并联点和第二并联点，所述第一并联点与所述驱动器连接，所述第二并联点与所述调制场线圈连接，其中，每个所述开关电容支路均包括串联连接的电容和可控开关，所述短路支路包括可控开关。
4.根据权利要求1所述的频率可变的调制场***，其特征在于，所述***还包括：
放大器，所述放大器连接在所述驱动器与所述谐振电路之间，用于对所述交流信号进行放大处理。
5.根据权利要求3所述的频率可变的调制场***，其特征在于，所述控制器具体用于：
确定初始的电容值序列，其中，所述初始的电容值序列由所述电容阵列可调的最小电容值0、最大电容值Ce和初始的第一电容值、第二电容值和第三电容值组成，0＜第一电容值＜第二电容值＜第三电容值＜Ce；
依次调节所述电容阵列的电容值至当前的第一电容值、第二电容值和第三电容值，并获取对应的第一电流峰峰值、第二电流峰峰值和第三电流峰峰值；
确定所述第一电流峰峰值、所述第二电流峰峰值和所述第三电流峰峰值中的最大值，并根据所述最大值和当前的电容值序列确定所述电容阵列的可调电容值范围；
判断所述可调电容值范围是否满足预设分割条件；
若是，则将所述最大值对应的电容值作为最终电容值，否则根据所述可调电容值范围更新当前的电容值序列、第一电容值、第二电容值和第三电容值，并返回至所述依次调节所述电容阵列的电容值至当前的第一电容值、第二电容值和第三电容值的步骤。
6.根据权利要求5所述的频率可变的调制场***，其特征在于，初始的第一电容值、第二电容值、第三电容值为对集合[0，Ce]进行四等分，得到的三个等分电容值。
7.根据权利要求5所述的频率可变的调制场***，其特征在于，所述根据所述最大值和当前的电容值序列确定所述电容阵列的可调电容值范围，包括：
根据所述最大值对应的电容值与该电容值的上一个电容值得到第一中间电容值，并根据所述最大值对应的电容值与该电容值的下一个电容值得到第二中间电容值，以及确定所述电容阵列的可调电容值范围为所述第一中间电容值与所述第二中间电容值组成的范围；
其中，所述根据所述可调电容值范围更新当前的电容值序列、第一电容值、第二电容值和第三电容值，包括：
将所述第一中间电容值、所述第二中间电容值增加至当前的电容值序列中，并将当前的第一电容值、第二电容值和第三电容值更新为所述第一中间电容值、所述最大值对应的电容值和所述第二中间电容值。
8.根据权利要求3所述的频率可变的调制场***，其特征在于，所述控制器具体用于：
根据所述目标频率、所述EPR探头的电感值，计算目标电容值；
从由所述电容阵列的可调电容值组成的电容值序列中找出与所述目标电容值最接近的电容值Cs，以及Cs的上一个电容值Cs-1和下一个电容值Cs+1；
依次调节所述电容阵列的电容值至Cs、Cs-1和Cs+1，并获取对应的电流峰峰值Is、Is-1和Is+1；
判断Is、Is-1和Is+1中的最大值；
若Is为最大值，则将Cs作为最终电容值；
若Is-1为最大值，则从所述电容值序列中找出Cs-1的上一个电容值Cs-2，并调节所述电容阵列的电容值至Cs-2，获取对应的电流峰峰值Is-2，以及在Is-2小于Is-1时，将Cs-1作为最终电容值，否则继续找出Cs-3，直至Is-x小于Is-x+1，将Is-x+1对应的Cs-x+1作为最终电容值；
若Is+1为最大值，则从所述电容值序列中找出Cs+1的下一个电容值Cs+2，并调节所述电容阵列的电容值至Cs+2，获取对应的电流峰峰值Is+2，以及在Is+2小于Is+1时，将Cs+1作为最终电容值，否则继续找出Cs+3，直至Is+x+1小于Is+x，将Is+x对应的Cs+x作为最终电容值。
9.一种EPR谱仪，其特征在于，所述EPR谱仪包括：EPR探头、如权利要求1-8中任一项所述的频率可变的调制场***。
10.一种频率可变的调制场***的控制方法，其特征在于，所述频率可变的调制场***包括驱动器和谐振电路，所述驱动器用于提供目标频率的交流信号，所述谐振电路包括电容阵列和调制场线圈，所述电容阵列的第一端与所述驱动器连接，所述电容阵列的第二端与所述调制场线圈连接，所述调制场线圈用于为EPR探头提供调制磁场，所述方法包括：
获取所述谐振电路中的电流；
根据所述电流调节所述电容阵列的电容值，以使所述谐振电路处于谐振状态。
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