核四极矩共振系统及其使用方法

核四极矩共振系统及其使用方法
【专利摘要】核四极矩共振系统及其使用方法。一种核四极矩共振(NQR)传感器组件，包括：有源传感器线圈，被配置为向感兴趣的物体发送射频(RF)信号，并且接收来自感兴趣的物体的回传RF信号以产生基本上表示回传信号的传感器信号。至少一个参考线圈被配置为接收环境RF信号以产生至少部分地表示环境RF信号的参考信号。至少一个参考线圈与有源传感器线圈位于同一处。有源传感器线圈和至少一个参考线圈与校正单元通信，校正单元被配置为使用参考信号从传感器信号消除干扰分量。
【专利说明】核四极矩共振系统及其使用方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年9月7日提交的序号为61 / 698，243、题为“NUCLEARQUADRUPOLE RESONANCE SYSTEM AND METHOD OF USING THE SAME” 的临时专利申请以及于 2013 年 3 月 15 日提交的序号为 61 / 800，923、题为 “NUCLEAR QUADRUPOLE RESONANCESYSTEM AND METHOD OF USING THE SAME”的临时专利申请的优先权，并且由此通过引用的方式并入这两个申请的全部内容。
【技术领域】
[0003]此处描述的实施例总体上涉及一种核四极矩共振(NQR)检测系统，并且更具体地，涉及一种NQR检测系统，该NQR检测系统用于减小由NQR系统产生的检测信号中的环境射频干扰信号。
[0004]NQR是一种射频(RF)光谱技术，其可以用于检测包括四极核(例如氮14，钾39，氯35和氯37)的材料的存在，所述四极核可指示存在感兴趣的材料。如这里所使用的，术语“感兴趣的材料”指的是炸药，毒品，自制炸药(HME)，和/或任何其他可能在所检查的区域内构成威胁的材料。NQR已经用于行李和包裹筛查、毒品检测和/或炸药检测，例如，埋藏的简易爆炸装置(IED)的检测，人员筛选，和/或地雷检测。
[0005]至少一些已知的NQR系统包括RF发送装置，其以与感兴趣的材料相关联的NQR频率发送能量谱的RF部分中的波。NQR产生于NQR活性核的电四极矩与在这些核的位置处由感兴趣的材料的分子中的电荷分布产生的电场梯度之间的电气相互作用。所发送的RF波激发了由该电气相互作用所限定的能量级之间的跃迁。当核跃迁回到平衡态时，从所述核接收到NQR响应。这种已知的NQR系统还包括接收装置，其接收具有谐振频率的NQR响应。待扫描的材料被放置在检测由脉冲RF激励场感应的NQR信号的调谐谐振电感元件(通常称为“线圈”)之中或者附近。
[0006]在一些NQR的应用中，传感器，例如NQR线圈，无屏蔽或者部分地屏蔽电磁(EM)场地工作。然而，这种传感器可能会遇到低信噪比(SNR)的问题，低信噪比可能由于外部或者背景射频干扰(RFI)的存在而被一步恶化。RFI可能是由远处的源(即无线电台)和/或由于传感器附近存在其他设备(即电子和电气设备)引起的。为了当传感器部署在屏蔽室外部时在低误报警率(FAR)水平下进行操作，所期望的是NQR传感器对于外部RFI和/或环境RF噪声的存在不敏感或者不受其影响。
[0007]至少一种已知的用于改善对环境干扰的抑制性的传感器设计包括梯度仪线圈。梯度仪线圈不会受到空间内均匀的EM场影响。因而，梯度仪线圈仅对于EM场的空间导数敏感。另外，这种环境干扰还可以包括相当大的梯度，其具有大得足以不会被梯度仪线圈完全抵消的量值。
[0008]另一种已知的传感器为梯度仪，其包括两个分开的以相反方向缠绕并串联连接的线圈。可替换地，两个线圈以相同方向缠绕，但是在接收器处合并信号之前在其中一个线圈内执行倒相。由两个线圈检测的噪声到达接收器，作为两个具有相反相位的信号，导致噪声的自消除。样品总是被放置得离一个线圈比离另一个线圈更近些，使得样品的NQR信号不被消除。然而，该传感器具有减小SNR的缺点，这是因为在对信号求和时第二个线圈将热噪声加到了 NQR信号上。
[0009]另外，已知的研究已经提出使用激励RF脉冲序列，其具有复合脉冲用于消除伪信号。然而，使用这种激励RF脉冲序列导致显著的信噪比退化，其不利地影响了实施激励RF脉冲序列的NQR传感器的检测性能。
[0010]至少一种已知的便携式NQR系统(即，NQR棒，背包探雷器，和/或地雷检测器)使用一组辅助天线或线圈，例如三个天线，用于有效的RFI消除。辅助天线独立于发送/接收NQR传感器，例如放置得离接收NQR传感器几英尺远。辅助天线对可能干扰接收NQR传感器的操作的外部EM辐射的三个垂直分量进行采样。辅助天线可以称作“RFI天线”，并且与接收NQR传感器(“主NQR传感器”)分离，并且定位在距离主NQR线圈足够的距离处以避免RFI天线和主NQR线圈之间的干扰。这样的NQR系统提供了 RFI消除方面的相对好的性能，但是当各干扰不相关时，例如，当RFI的源距离主NQR线圈更近时和/或当存在多个RFI路径/多个RFI源时，不会达到所期望的RFI抑制性。
[0011]已知相控线圈阵列用于磁共振成像(MRI)中以改善空间分辨率和/或SNR。在相控线圈阵列中，来自阵列内不同表面线圈的核磁共振(NMR)响应被合并以产生整个样品的单个的合成NMR图像。在至少一种已知的相控线圈阵列中,通过将相邻的线圈重叠以在相邻线圈之间提供零互感并且通过将低输入阻抗前置放大器附着到每一个线圈，大大减小了阵列的邻近表面线圈之间的有问题的相互作用，从而消除了次近邻和较远的近邻之间的干扰。线圈的相控阵列允许同时获取在它们之间干扰最小的多个信号。然而，相控阵列的每一个线圈从被扫描物体以及任一邻近被扫描物体的RFI接收NMR响应，因为该阵列的每一个线圈都发送和接收信号。

【发明内容】

[0012]在一个方面中，提供一种核四极矩共振(NQR)传感器组件。该NQR传感器组件包括有源传感器线圈，其被配置用于向感兴趣的物体发送射频(RF)信号并且接收来自感兴趣的物体的返回的RF信号，以产生基本上表示回传信号的传感器信号。配置至少一个参考线圈用于接收环境RF信号以产生至少部分地表示环境RF信号的参考信号。所述至少一个参考线圈与有源传感器线圈位于同一处。有源传感器线圈和所述至少一个参考线圈与校正单元通信，配置该校正单元用于使用参考信号将干扰分量从传感器信号去除。
[0013]在另一个方面中，提供一种核四极矩共振(NQR)检测系统。该NQR系统包括有源传感器线圈，其被配置用于向感兴趣的物体发送射频(RF)信号并且接收来自感兴趣的物体的回传RF信号，以产生基本上表示回传信号的传感器信号。该NQR系统还包括至少一个参考线圈，其被配置用于接收环境RF信号以产生至少部分地表示环境RF信号的参考信号。所述至少一个参考线圈与有源传感器线圈位于同一处。该NQR系统还包括与有源传感器线圈和至少一个参考线圈通信的校正单元。该校正单元被配置来使用所述至少一个参考信号将干扰分量从传感器信号去除。
[0014]在再一个方面中，提供一种用于执行核四极矩共振(NQR)检测的方法。该方法包括产生来自有源传感器线圈的传感器信号以及来自至少一个参考线圈的参考信号。所述至少一个参考线圈与有源传感器位于同一处。该方法还包括使用所述参考信号产生校正后的信号以减小所述传感器信号的干扰分量。该方法还包括基于所述校正后的信号确定目标材料的存在。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1-16示出这里所述的系统和方法的示例性实施例。
[0016]图1为示例性检测系统的示意图；
[0017]图2为供图1中所示检测系统使用的示例性传感器组件的示意图；
[0018]图3为图1所示检测系统的一部分的示意侧视图；
[0019]图4为可以供图2和3中所示传感器组件使用的第一线圈的磁场强度的三维(3D)图示；
[0020]图5为可以供图2和3中所示传感器组件使用的图4中所示第一线圈的核四极矩共振(NQR)强度的图示；
[0021]图6为可以供图2和3中所示传感器组件使用的第二线圈的磁场强度的3D图示；
[0022]图7为可以供图2和3中所示传感器组件使用的图6中所示第二线圈的NQR强度的图示；
[0023]图8为图1-3所示检测系统的使用方法的流程图；
[0024]图9为供图1所示检测系统使用的示例性校正单元的示意图；
[0025]图10为供图1所示检测系统使用的替换示例性校正单元的示意图；
[0026]图11为第一替换示例性检测系统的示意图；
[0027]图12为供图11所示检测系统使用的示例性传感器组件的示意图；
[0028]图13为供图1-3中所示检测系统和/或图11中所示检测系统使用的第一替换示例性传感器组件的示意图；
[0029]图14为供图1-3中所示检测系统和/或图11中所示检测系统使用的第二替换示例性传感器组件的示意图；
[0030]图15为供图1-3中所示检测系统和/或图11中所示检测系统使用的第三替换示例性传感器组件的示意图；以及
[0031]图16为供图1-3中所示检测系统和/或图11中所示检测系统使用的第四替换示例性传感器组件的示意图。
【具体实施方式】
[0032]这里所述的实施例提供了一种无屏蔽或者部分无屏蔽的核四极矩共振(NQR)检测系统和一种用于减小或者消除NQR检测系统中外部和/或背景射频干扰(RFI)的影响的方法。更具体地，这里描述的实施例包括具有多个线圈的NQR传感器组件，多个线圈例如为表面线圈，布置为用于同时接收射频(RF)信号。合并所接收到的RF信号以将从被扫描物体接收到的NQR信号从背景RFI中分离，在无屏蔽或者部分无屏蔽的NQR传感器中，背景RFI可能会对NQR检测产生不利影响。
[0033]在一个实施例中，在相控线圈阵列中使用一组两个或者更多个解耦RF线圈/天线用于NQR检测系统中外部或背景RFI的有效消除。该示例性实施例使用一组独立的、位于同一位置的线圈用于从目标样品和外部EM干扰和/或目标样品附近或周围的RFI同时获取NQR信号。该实施例进一步包括数据处理算法，用于相干减轻EM干扰和/或RFI。更具体地，这里描述的实施例利用局部化线圈的接收模式以便提取来自目标样品和外部RFI的NQR信号中的附加信息。
[0034]这里所描述的示例性的NQR检测包括由两个线圈和/或天线的简单的线性阵列，其适用于例如手持核四极矩共振(NQR)系统。阵列的第一线圈为瞄准扫描区域的有源发送/接收(TX / RX)NQR传感器线圈，并且阵列的第二线圈与第一线圈几何解耦并仅用作用于采样外部RFI的接收天线(RXl)。可以包括附加电路以实际消除两个线圈之间的耦合(即，互感)。基于第二线圈所获取的RFI信号使用自适应减轻算法和/或估计/减法算法，可以完成从由第一线圈获取的NQR信号中减去干扰。
[0035]这里所描述的替换的示例性NQR检测系统包括具有三个解耦线圈的相控线圈阵列。第一线圈为有源发送/接收(TX / RX) NQR传感器线圈，并且其他两个线圈(RXl和RX2)接收外部RFI。基于由其他两个线圈获得的RFI信号使用自适应减轻算法或者通过估计/减法算法，实现从由第一线圈获得的NQR信号中消除干扰。尽管这里描述的是两个和三个线圈阵列，但应该理解相控线圈阵列可以包括任何适当数量的线圈。另外，在这里所描述的相控线圈阵列中可以使用不同的线圈几何形状，例如长方形、正方形或者圆形。
[0036]图1为示例性检测系统100的示意图，示例性检测系统100配置为用于执行核四极矩共振(NQR)扫描。图2为供检测系统100使用的示例性传感器组件102的示意图。图3为检测系统100的一部分的示意侧视图。检测系统100可以是单人便携设备，例如棒状检测器和/或地雷检测器。检测系统100是无屏蔽或者部分屏蔽的，并且可以与任何其他合适的检测器组合。当检测系统100与另一个检测器组合时，该另一个检测器可以作为主检测器来定位目标物体或者目标样品，并且检测系统100可以用于确定是否有目标材料、化合物和/或元素存在于目标物体和/或目标样品中。
[0037]检测系统100包括外壳112中的传感器组件102、控制电路104、消除或者校正单元106、光谱仪108和控制单元110。尽管校正单元106被示出为与光谱仪108是分离的，但是校正单元106可以被包括在光谱仪108和/或控制单元110内。另外，校正单元106也可以是硬件或者在检测系统100中的硬件上体现的软件。传感器组件102为NQR传感器，其包括至少两个线圈114和116 (在下面对两者进行更详细描述)。控制电路104包括在光谱仪108和校正单元106之间串联的发送(TX)放大器118、发送/接收(TX / RX)开关120以及接收(RX)放大器122，其中TX / RX开关120与传感器组件102的第一天线或线圈114耦合。控制电路104还包括在第二天线或线圈116和校正单元106之间串联的第一接收(RX)开关124和第一参考接收(RXl)放大器126。这里所描述的任何放大器都为低阻抗前置放大器和/或任何其他适当类型的放大器。校正单元106与光谱仪108和/或控制单元110通信，并且控制单元110和光谱仪108相互在通信上耦合。
[0038]参考图2和3，传感器组件102在三个方向上延伸，即沿X轴的长度方向，沿y轴的高度方向以及沿Z轴的深度方向。X轴、y轴和Z轴相互垂直。传感器组件102包括作为NQR有源传感器线圈的第一线圈114以及作为参考线圈的第二线圈116。传感器组件102包括超过一个的参考线圈(下面进一步讨论)。第一线圈114具有第一回路直径或者距离D1,并且第二线圈116具有第二回路直径或者距离D2。在示例性实施例中，D1和D2的值基本类似。可替换地，第一线圈114和第二线圈116可以分别具有任何的D1和D2值，其能够实现这里所描述的传感器组件102的操作。
[0039]而且，在示例性实施例中，传感器组件102为相控线圈阵列，其被配置为用于消除线圈114和116之间的互感。更具体地，第一线圈114沿着X轴与第二线圈116重叠了长度L1，其大大减小了线圈114和116之间的互感。长度L1所具有的值是第一线圈114和第二线圈116的半径的大约90%，即0.^D1 / 2或0.9*D2/2。可替换地，L1所具有的值能够实现如这里所描述的传感器组件102的操作。另外，第一线圈114和第二线圈116在z轴方向上分离了长度L2，其具有非常小的值，其能够实现如这里所描述的传感器组件102的操作(在图3中为了清楚起见，示出的长度L2比实际大)。因此，第一线圈114和第二线圈116相互之间定位成使得同相和异相感应的重叠有助于消除互感。线圈114和116在感兴趣的样品的NQR共振频率处被调谐。 [0040]图4为第一线圈114的磁场强度的三维(3D)图示，第一线圈114可以供传感器组件102(图2和3所示)使用。第一线圈114产生磁场I。y轴表示标尺，即采用任意单位的磁场B1的强度的数值，其从O延伸到600并且增量为50，与图2和3中所示的高度方向相反。图4中长度方向X轴和深度方向z轴与图2和3中的X轴和z轴一致。图4中的X轴没有单位并且回路距离D1被示出。磁场B1包括两个基本上类似的峰值130和132，其分离了回路距离Dp图4中的z轴表示在深度方向上以第一线圈114的半径、即D1 / 2的百分比作为单位的与第一线圈114的距离。X轴和z轴相互之间没有比例关系。
[0041]图5为可以供传感器组件102(图2和3所示)使用的第一线圈114的核四极矩共振(NQR)强度(即相关联的信号强度)的图示。图5中的长度方向X轴和深度方向z轴的取向与图2、3和4中的X轴和z轴一致。图5中的X轴没有单位并且回路距离D1被示出。图5中的z轴表示在深度方向上以第一线圈114的半径、即D1 / 2的百分比为单位的与第一线圈114的距离。X轴和z轴相互之间没有比例关系。第一线圈114被配置为用于限定NQR的灵敏度地图M1，其包括由曲线134和136界定的最高灵敏度的区域％。NQR信号的强度值是任意的，并且相对于预先确定的最大灵敏度被标准化，即最大强度值被标准化为值1.0。在示例性实施例中，曲线134沿着z轴延伸到第一线圈114的半径值的大约50%，SPD1 / 2的50%。类似地，曲线136沿着z轴延伸到第一线圈114的半径值的大约90%，SPD1 / 2 的 90%。
[0042]参考图2、3、4和5，当第一线圈114处于发送模式时，来自TX放大器118的脉冲信号STX(t)通过TX / RX开关120发送到第一线圈114，从而产生并发送(RF)信号(没有示出)。当第一线圈114处于接收模式时，脉冲信号STX(t)不会发送到第一线圈114。而是，第一线圈114接收来自区域R1中的目标样品125的回传RF信号(没有示出)，其中q表示信号S为传感器信号。如此，第一线圈114被配置为NQR有源传感器线圈，因为第一线圈114被配置为用于发送和接收RF信号。
[0043]图6为第二线圈116的磁场强度的3D图示，第二线圈116可以供传感器组件102(图2和3所示)使用。第二线圈116产生磁场B2。y轴表示标尺，即采用任意单位的磁场B2的强度的数值，其从O延伸到600并且增量为50，与图2和3中所示的高度方向相反。图6中长度方向X轴和深度方向z轴与图2、3、4和5中的X轴和z轴一致。图6中的X轴没有单位并且回路距离D2被示出。磁场B2包括两个基本上类似的峰值144和146，其分离了回路距离D2。图6中的Z轴表示在深度方向上以第二线圈116的半径、即D2/2的百分比作为单位的与第一线圈116的距离。X轴和z轴相互之间没有比例关系。磁场B2与磁场& (图4所示)类似。
[0044]图7为可以供传感器组件102(图2和3所示)使用的第二线圈116的核四极矩共振(NQR)强度(即相关联的信号强度)的图示。图7中的长度方向X轴和深度方向z轴的取向与图2、3、4、5和6中的X轴和z轴一致。图7中的x轴没有单位并且回路距离D2被示出。图7中的z轴表示在深度方向上以第二线圈116半径、即D2/2的百分比为单位的与第二线圈116的距离。X轴和z轴相互之间没有比例关系。第二线圈116配置为用于限定NQR的灵敏度地图M2，其包括最高灵敏度的区域R2。NQR信号的强度值是任意的，并且相对于预先确定的最大灵敏度被标准化，即最大强度值被标准化为值1.0。区域R2的强度值、SP
0.1-0.2，明显低于区域R1 (图5所示)的强度值、即0.5-0.7。
[0045]参考图2-7，在传感器组件102中，在第二线圈116、即参考线圈中感应的NQR信号明显小于在第一线圈114、即有源传感器线圈中感应的那些NQR信号。如由第一线圈114感应的NQR信号在激励RF场向量、即Bie(没有示出)的方向上被线性偏振。而且，有源传感器线圈114内的感应NQR信号与感应的自旋磁化(其与激励RF场向量Bie对齐)和由有源传感器线圈114产生的单位场向量(没有示出)、即Bik的标量积(即B1K*B1E的标量积)成比例。因此，有源传感器线圈114中的NQR信号相对非常强，因为Bik与Bie平行，并且组合效果实质上是加法的。另外，有源传感器线圈114中感应的NQR信号处于线圈114的最高灵敏度的区域处或者在其附近。相比较而言，即使参考线圈116内感应的NQR信号处于线圈116的最高灵敏度的区域处或者在其附近，这些信号的强度比由有源传感器信号114感应的那些信号小得多。因此，如由线圈116感测的NQR信号相对弱，并且可以忽略。由此，即使在其中有源传感器114和参考线圈116的&和B2场分布基本相同的那些情况下，有源传感器线圈114也会拾取大部分的NQR信号而参考线圈116检测到很少的NQR信号，并且可以从由有源传感器线圈114感测到的信号中减去由参考线圈116所测量的RFI，而由线圈114感测到的NQR信号没有任何明显损失。
[0046]参考图1、2和3，线圈114和116分别连接到独立的接收放大器，例如RX放大器122和RXl放大器126。更具体地，第一线圈114通过TX / RX开关120耦合到RX放大器122，并且TX放大器118耦合到TX / RX开关120。TX放大器118被配置为用于接收来自光谱仪108的脉冲信号STX (t) (t表示时间)，并且将脉冲信号STX (t)发送给TX / RX开关120。在发送模式下，TX / RX开关120被配置为通过TX / RX开关120将脉冲发送给第一线圈114。第一线圈114被配置为产生向目标样品125 (仅在图3中示出)发送的RF信号(没有示出)。发送的RF信号基本上表示脉冲信号STX (t)。TX / RX开关120还可以被配置为将第一线圈114的模式从发送模式更改为接收模式，从而发送射频(RF)信号并从目标样品125接收回传RF信号(没有示出)。
[0047]第二线圈116通过RX开关124耦合到RXl放大器126。由此，第二线圈116接收RF信号(没有示出)，但是并不发送RF信号130。在示例性实施例中，第二线圈116接收背景或者环境RF信号，并且产生和发送基本上表示背景RF(例如干扰(RFI)信号)的参考信号Sn(t)。η为整数，表示如果使用多于一个参考线圈，那么多个参考线圈中哪些接收背景RF信号。在示例性实施例中，仅示出一个参考线圈，即第二线圈116。因此，Sn(t)表示SSjt)。第二线圈116接收背景RF信号并且产生和发送第一参考信号SI (t)。由于第二线圈116仅接收背景RF信号，所以第二线圈116被配置为采样背景RFI的参考线圈。当传感器组件102包括多于一个的参考线圈时，对于每一个参考线圈，控制电路104包括参考接收(RXN)放大器和接收(RX)开关(下面进一步讨论)。
[0048]为了便于在第一线圈114处接收来自目标样品125的回传RF信号并在第二线圈116处接收背景RFI信号，所以在扫描过程中，目标样品125被放置成更靠近有源传感器线圈114(如图3所示)。更具体地，目标样品125放置成至少部分地位于有源传感器线圈114周围产生的灵敏区域R1中。外壳112在它的一个表面上包括一个指示(都没有被示出)，以便于将有源传感器线圈114定位在与参考线圈116到目标样品125相比更靠近目标样品125的位置。该指示可以包括在外壳112的表面上的标记或者印记，从而指示相对于目标样品125将检测系统100定位在哪里。
[0049]在示例性实施例中，传感器信号Sq(t)包括四极矩共振(NQR)分量Xq(t)，干扰分量I (t)，以及噪声分量N(t)(图1和2中仅示出Sq(t))。由此，5,(0=\(0+1(0+^0，其中NQR分量Xq(t)基本上表示来自目标样品125的回传RF信号，干扰分量I (t)基本上表示目标样品125和/或检测系统100周围的背景RFI信号，并且噪声分量N (t)表示来自固有噪声的RF信号(没有示出)，例如热噪声，即由导电电子的热扰动引起的电噪声。每个参考信号3?(0包括干扰分量In(t)和噪声分量Nn(t)。由此，Sn(t)=In(t)+Nn(t)，其中干扰分量In(t)表示来自背景RFI信号的RF信号，并且Nn(t)表示来自固有噪声的RF信号。在示例性实施例中，参考线圈116接收第一参考信号SI (t)，其包括干扰分量Il (t)和噪声分量NI⑴，使得S1 (t) =I1 (t) +N1⑴。由于图1-3中仅示出一个参考线圈116，所以下面引用参考信号SI (t)。然而，传感器组件102可以包括多于一个的参考线圈，用于获取多于一个的参考信号(下面进一步讨论)。
[0050]校正单元106接收来自RX放大器122的传感器信号Sq(t)以及来自RXl放大器126的参考信号SI (t)。校正单兀106被配置为使用参考信号SI (t)来校正传感器信号Sq (t)，以便于减小干扰分量I (t)或者将干扰分量I (t)从传感器信号Sq (t)中除去(如下面将更详细描述的)。校正单元106产生校正后的信号S (t)并且向光谱仪108和/或控制单元110发送校正后的信号S (t)，用于进一步处理。当校正单元106在光谱仪108内时，光谱仪108产生校正后的信号S (t)并且向控制单元110发送校正后的信号S (t)，用于进一步处理。光谱仪108和/或控制单元110基于校正后的信号S(t)确定目标样品125中是否存在特定的材料、化合物和/或元素。
[0051]图8示出检测系统100 (图1-3所示)的使用方法150的流程图。方法150可以用于确定样品和/或物体(例如目标样品125(图3中所示))中是否存在目标材料，化合物，和/或元素。方法150的实施基于使用检测系统100的NQR技术。参考图1-3和图8，方法150包括将检测系统100定位在目标样品125附近，以便接收来自目标样品125的NQR信号。通过以发送的RF信号扫描目标样品125获得152传感器信号Sq (t)和参考信号SI (t)。更具体地，光谱仪108向TX放大器118发送脉冲信号STX (t)，TX放大器118向TX / RX开关120发送放大后的脉冲信号STX(t)，TX / RX开关120被配置为使得第一线圈114处于发送模式。第一线圈114向目标样品125发送基本上表不脉冲信号STX (t)的RF信号。然后，TX / RX开关120的配置从发送模式转变到接收模式，使得第一线圈114也转变到接收模式，并且第一线圈114接收来自目标样品125的回传RF信号，从而产生和发送152传感器信号Sq (t)。为了获得152参考信号Sl(t)，RX开关124被配置为使得第二线圈116接收背景RF信号并且不接收来自目标样品125的回传RF信号。第一线圈114对回传FR信号的接收与背景RF信号的接收基本上是同时的。
[0052]在干扰被去除和/或减小156之前，传感器信号Sq⑴和/或参考信号SI⑴中的干扰可以被识别154。基于在减小步骤156中使用哪种校正算法(如下面进一步描述的)，识别步骤154可以省略或者包括在方法150中。在示例性实施例中，使用任何适当的方法和/或技术识别154干扰。例如，检测算法，例如能量检测器可以应用于检测噪声中的信号存在的二元判定问题。
[0053]使用至少一个参考信号Sn (t)，例如第一个参考信号Sl(t)将干扰从传感器信号Sq (t)去除和/或减小156，从而产生校正后的信号S (t)。校正后的信号S(t)包括NQR分
量Xq⑴，修正的干扰分量和修正的噪声分量及w，使得只O = xq(t) + 7(0 + N{t)。可以使用任何适当的去除和/或减小传感器信号Sq(t)的干扰分量I (t)的方法和/或技术将干扰减轻和/或去除156，使得修正的干扰分量J(i)大约等于零。由此，减小步骤156可以称为RFI减轻和/或RFI校正。
[0054]可以使用至少两个不同的算法完成RFI减轻。在第一个算法中，减小156包括使用自适应线性回归从传感器信号Sq(t)中相干减去背景RFI信号(S卩，干扰分量I (t))。这种算法的输出质量随着参考线圈116的灵敏度的增加而增加，因为传感器信号Sq(t)中的信噪比(SNR)的退化随着参考线圈116的灵敏度的增加而减小。校正单元(在图1-3以及8中没有示出，并且在下面进一步讨论)被配置为执行第一个算法。
[0055]在第二个算法中，减小156包括使用来自参考线圈116的参考信号SI⑴来估计RFI波形，之后是相干相减。该估计/相减方法使用背景RFI信号的估计的、无噪声的RFI波形型式，然后其可以从传感器信号Sq(t)被相干地减去，而没有信噪比SNR的退化。图10示出校正单元180，其被配置用于执行第二个算法。校正单元180将在下面被更详细描述。除了第一和第二算法之外的或者作为第一和第二算法的替换的校正算法可以用于使用至少一个参考信号Sn(t)来从传感器信号Sq(t)减小156干扰。
[0056]方法150进一步包括产生校正后的信号S (t)并将校正后的信号S (t)从校正单元106发送158到光谱仪108和/或控制单元110用于进一步处理，从而确定目标样品125中是否存在目标材料、化合物和/或元素。可以使用任何适当的方法和/或技术处理校正后的信号S(t)，以基于校正后的信号S(t)确定160目标材料、化合物和/或元素的存在。在没有干扰的情况下，执行常规的NQR信号分析。更具体地，应用另一个能量检测器确定NQR信号的存在，并且如果NQR信号的能量高于预定阈值，那么输出“报警”指示，并且如果NQR信号的能量低于该阈值，那么输出“清除”指示。
[0057]图9是与校正单元106 (图1所示)一样供检测系统100 (图1_3所示)使用的示例性校正单元170的示意图。校正单元170被配置为执行校正和/或消除算法。在示例性实施例中，校正单元170被配置用于执行自适应减轻算法，用于从传感器信号Sq (t)中消除RFI背景以产生校正后的信号S(t)。校正单元170包括延迟电路172，滤波电路174以及减法电路176。延迟电路172与RX放大器122 (图1和2所示)通信用于接收传感器信号Sq (t)，滤波电路174与RXl放大器126(图1和2所示)通信用于接收参考信号SI⑴。减法电路176与延迟电路172和滤波电路174通信。减法电路176还与NQR光谱仪108和/或控制单元110 (都在图1中示出)通信。
[0058]延迟电路172被配置为延迟传感器信号Sq (t)以补偿传感器信号Sq (t)和参考信号Sl(t)之间的时域差。由此，延迟电路172产生延迟后的传感器信号Sq' (t)并且将延迟后的传感器信号Sq, (t)发送到减法电路176。滤波电路174被配置为可适应的滤波器，其与传感器信号Sq(t)和参考信号SI (t)中的干扰匹配。更具体地，第一线圈114和第二线圈116( 二者都在图1和2中示出)可以具有不同的增益，其将导致传感器信号Sq(t)和参考信号SI (t)具有不同的幅值。滤波电路174被配置用于补偿传感器信号Sq(t)和参考信号SI (t)的幅值之间的差，并且产生和发送滤波后的参考信号SI' (t)。减法电路176被配置用于从延迟的传感器信号Sq' (t)中减去滤波后的参考信号SI' (t)。为了适应实时信号差，滤波电路174接收来自减法电路176的反馈。
[0059]正如这里所使用的，术语“实时”指的是下述中的至少一个:相关联的事件发生的时间，预定数据的测量和收集的时间，处理数据的时间，以及对事件和环境的系统响应的时间。在这里所描述的实施例中，这些活动和事件基本上是瞬时发生的。
[0060]校正单元170包括判定电路178，其确定滤波后的参考信号SI, (t)中是否存在RFL.如果RFI存在，判定电路178将滤波后的参考信号SI, (t)发送到减法电路176。如果RFI不存在，不从延迟后的传感器信号Sq' (t)中减去滤波后的参考信号SI' (t)，使得除非存在RFI，否则就不校正延迟后的传感器信号Sq, (t)。在应用消除算法之前对干扰的识别或者检测使得能够如果不存在干扰则不应用RFI抑制算法。在不存在干扰的情况下，自适应滤波可以尝试去除感兴趣的信号的一部分或者使信噪比(SNR)退化。
[0061]在操作过程中，从RX放大器122将传感器信号Sq (t)发送到延迟电路172，延迟电路172产生延迟的传感器信号Sq' (t)并且将延迟的传感器信号Sq' (t)发送到减法电路176来补偿传感器信号Sq(t)和参考信号SI (t)之间的时域差。将参考信号SI (t)从RXl放大器126发送到滤波电路174以自适应地补偿传感器信号Sq (t)和参考信号SI (t)的任何幅值差，其可以表示第一线圈114和第二线圈116之间的不同增益。滤波电路174产生滤波后的参考信号SI' (t)并且向判定电路178发送滤波后的参考信号SI' (t)，判定电路178确定在滤波后的参考信号SI, (t)中是否存在RFI。如果存在RFI，则判定电路178向减法电路176发送滤波后的参考信号SI' (t)。如果不存在RFI，则不向减法电路176发送滤波后的参考信号SI' (t)。
[0062]如上所述，减法电路176被配置用于当如由判定电路178确定的存在RFI时从延迟的传感器信号Sq' (t)中减去滤波后的参考信号SI' (t)。通过减法电路176从延迟的传感器信号Sq' (t)中减去滤波后的参考信号SI' (t)便于从延迟的传感器信号Sq' (t)
减小和/或基本上消除干扰分量I (t)，从而产生修正后的干扰分量/(0。从延迟的传感器信号Sq' (t)中减去滤波后的参考信号SI' (t)还产生修正后的噪声分量及(?)。
[0063]而且，在操作中，对于那些如由判定电路178确定的不存在RFI的情况，滤波后的参考信号SI' (t)不 被发送到减法电路176。因此，不从延迟的传感器信号Sq' (t)中减去滤波后的参考信号SI' (t)，使得除非存在RFI，否则不校正延迟的传感器信号Sq' (t)。在应用消除算法前识别或检测干扰使得能够如果不存在干扰就不应用RFI抑制算法。并且，在不存在干扰的情况下，降低了去除感兴趣的信号的一部分或者使信噪比退化的可能性。
[0064]因此，减法电路176产生校正后的信号S⑴并且向NQR光谱仪108和/或控制电路110发送校正后的信号s(t)用于进一步处理。为了讨论的方便，信号s(t)被描述为“校正后的”，无论是否从延迟的传感器信号Sq' (t)中减去滤波后的参考信号SI' (t)。校正后的信号S(t)还作为反馈信号被发送到滤波电路174。
[0065]校正单元170在示例性实施例中被示为和描述为以硬件实现。可替换地，校正单元170整体上或者其部分也可以在软件应用中被实现。
[0066]图10为和校正单元106 (图1所示)一样供检测系统100 (图1_3所示)使用的替换示例性校正单元180的示意图。校正单元180被配置为执行校正和/或消除算法。在示例性实施例中，校正单元180被配置为执行估计/减法算法，用于从传感器信号Sq (t)中消除RFI背景，以产生校正后的信号S (t)。校正单元180包括延迟电路182、估计电路184、合成电路186、滤波电路188以及减法电路190。延迟电路182与RX放大器122(图1和2所示)通信以接收传感器信号Sq⑴，并且估计电路184与RXl放大器126 (图1和2所示)通信以接收参考信号SI⑴。合成电路186与估计电路184通信，并且滤波电路188与合成电路186通信。减法电路190与延迟电路182和滤波电路188通信。减法电路190还与NQR光谱仪108和/或控制单元110 (都在图1中示出)通信。
[0067]延迟电路182被配置用于延迟传感器信号Sq (t)以补偿传感器信号Sq (t)和参考信号SI (t)之间的时域差。由此，延迟电路182产生延迟的传感器信号S/ (t)并且将延迟的传感器信号S/ (t)发送给减法电路190。估计电路184被配置作为模型参数估计器，其估计参考信号SI (t)中的干扰。更具体地，估计电路184估计干扰参数P以便于对RFI干扰建模。合成电路186被配置作为干扰合成器，其基于来自干扰电路184的估计的干扰参数P产生并且发送具有干扰分量的合成参考信号S, l(t)。合成参考信号S, l(t)从合成电路186发送到滤波电路188。
[0068]滤波电路188被配置为与传感器信号Sq(t)和合成参考信号S' l(t)中的干扰匹配的可适应的滤波器。更具体地，第一线圈114和第二线圈116 (都在图1和2中示出)可以具有不同的增益，这将造成传感器信号Sq(t)和参考信号SI (t)具有不同的幅值。滤波电路188被配置用于补偿传感器信号Sq(t)和合成参考信号S' l(t)的幅值差并产生和发送滤波后的参考信号S" I (t)。减法电路190被配置用于从延迟的传感器信号S/ (t)中减去滤波后的参考信号l(t)。为了适应信号差，滤波电路188接收来自减法电路190的反馈。
[0069]校正单元180包括判定电路192，判定电路192确定在滤波后的参考信号S" I (t)中是否存在RFI。如果存在RFI，判定电路192将滤波后的参考信号S" I (t)发送到减法电路190。如果不存在RFI，那么不从延迟的传感器信号S/ (t)中减去滤波后的参考信号S" I (t)，使得除非存在RFI，否则不校正延迟的传感器信号S/ (t)。在应用消除算法前识别或者检测干扰使得能够如果不存在干扰就不应用RFI抑制算法。如上关于图9所讨论的，如果在信号中没有检测到干扰就可以不应用消除算法。
[0070]在操作中，从RX放大器122向延迟电路182发送传感器信号Sq (t)，延迟电路182产生延迟的传感器信号s/ (t)并向减法电路发送延迟的传感器信号s/ (t)，以补偿传感器信号Sq(t)和参考信号SI⑴之间的时域差。从RX放大器126向估计电路184发送参考信号SI (t)，以估计干扰参数P以便于对RFI干扰建模。从估计电路184向合成电路186发送参考信号SI (t)，合成电路186基于来自估计电路184的估计的干扰参数P产生并发送具有干扰分量的合成参考信号S' I (t)。由合成电路186向滤波电路188发送合成参考信号S' I (t)，以自适应地补偿传感器信号Sq(t)和参考信号SI (t)的任何幅值差，其可以表示第一线圈114和第二线圈116之间的不同增益。滤波电路188产生滤波后的参考信号S' I (t)并且向判定电路192发送滤波后的参考信号S' I (t)，以确定在滤波后的参考信号S' I (t)中是否存在RFI。如果存在RFI，判定电路192将滤波后的参考信号S' I (t)发送给减法电路190。如果不存在RFI，不向减法电路190发送滤波后的参考信号I (t)。
[0071]如上所述，减法电路190被配置为，当如通过判定电路192确定的RFI存在时，从延迟的传感器信号S/ (t)中减去滤波后的参考信号S" I (t)。通过减法电路190从延迟的传感器信号S/ (t)中减去滤波后的参考信号S" I (t)有助于从延迟的传感器信号s/ (t)中减小和/或基本上消除干扰分量I (t)，以产生修正的干扰分量7(0。从延迟的传感器信号s/ (t)中减去滤波后的参考信号S" I (t)还产生修正的噪声分量及(O。
[0072]而且，在操作中，对于如由判定电路192确定的不存在RFI的那些情况，不将滤波后的参考信号s" I (t)发送到减法电路190。因此，不从延迟的传感器信号S/ (t)中减去滤波后的参考信号S" I (t)，使得除非存在RFI，否则不校正延迟的传感器信号S/ (t)。在应用消除算法前识别或检测干扰使得能够如果不存在干扰就不应用RFI抑制算法。
[0073]因此，减法电路190产生校正后的信号S⑴并向NQR光谱仪108和/或控制单元110发送校正后的信号S(t)，用于进一步处理。为了讨论方便，无论是否从延迟的传感器信号S/ (t)中减去滤波后的参考信号S" 1(0，信号3(0都被描述为“校正后的”。校正后的信号S(t)也被发送到滤波电路188作为反馈信号。
[0074]校正单元180在示例性实施例中被示为和描述为以硬件实现。可替换地，校正单元180整体上或者其部分也可以在软件应用中被实现。
[0075]图11为第一替换示例性检测系统200的示意图。图12为供检测系统200使用的第一替换示例性传感器组件202的示意图。除了检测系统200包括具有第三线圈216的传感器组件202之外，检测系统200基本上与检测系统100(图1-3所示)类似。由此，图11和12中所示的部件用图1-3中使用的相同参考数字来标记。在图11和12中所示的示例性实施例中，第三线圈216与第一线圈114重叠使得第三线圈216和第一线圈114之间的互感由于上面针对传感器组件102 (图1-3中所示)讨论的原因而被大大减小。
[0076]第三线圈216是通过第二接收(RX)开关224耦合到第二接收(RX2)放大器226的第二参考线圈，使得第三线圈216接收背景RF信号但是不发送RF信号。RXl放大器126和RX2放大器226被配置为用于减小和/或消除第二线圈116和第三线圈216之间的互感。在示例性实施例中，第三线圈216接收背景或者环境RF信号，并且产生和发送第二参考信号S2(t)。第二参考信号S2(t)包括干扰分量12 (t)以及噪声信号分量N2(t)。因此，S2 (t) =I2 (t)+N2 (t)，其中干扰分量12 (t)表示背景RFI信号，并且N2(t)表示来自固有噪声的RF信号，如上面针对NI (t)描述的。[0077]如上面针对传感器组件102描述的，在示例性实施例中，传感器组件202为相控线圈阵列，其被配置为用于消除线圈114、116和216之间的互感。更具体地，第一线圈114与第二线圈116和第三线圈216重叠了大大减小线圈114、116和216之间的互感的量。
[0078]校正单元106被配置为用于从RX2放大器226接收第二参考信号S2(t)。由此，如上面更详细描述的，校正单元106使用第一参考信号SI (t)和第二参考信号S2(t)来校正传感器信号Sq(t)。当校正单元170(图9中所示)作为校正单元106使用并且存在多于一个的参考线圈时，滤波电路174接收所有的参考信号SI (t)、S2(t)…Sn(t)。这些参考信号可以合并来提供具有改善的SNR的合并参考信号，或者这些参考信号可以分开处理。当校正单元180 (图10中所示)作为校正单元106使用并且存在多于一个的参考线圈时，估计电路184接收所有的参考信号SI (t)、S2 (t)…Sn (t)。然后合并或者分开处理这些参考信号。
[0079]图13-16示出供检测系统100 (图1_3中所示)和/或检测系统200 (图11中所示)使用的替换传感器组件。尽管图13-16的每一个中仅一个线圈被表示为有源传感器线圈，但是每个传感器组件有多于一个的线圈可以是有源传感器线圈，其余线圈是参考线圈。
[0080]图13为供检测系统100 (图1-3中所示)和/或检测系统200 (图11所示)使用的第二替换示例性传感器组件302的示意图。传感器组件302包括多于三个的线圈，其中至少一个线圈为有源传感器线圈(与有源传感器线圈114(图1-3、11和12所示)类似)，并且其他线圈为参考线圈(与参考线圈116(图1-3所示)类似)或参考线圈216(图11和12所示)。
[0081]在该替换示例性实施例中，除了传感器组件302包括第四线圈316之外，传感器组件302与传感器组件202 (图12和13所示)基本类似。由此，图11和12中所示的部件用图12和13中使用的相同参考数字来标记。
[0082]如上面针对传感器组件102 (图1-3所示)和202描述的，在该替换示例性实施例中，传感器组件302为相控线圈阵列，其被配置为消除线圈114、116、216以及316之间的互感。更具体地，第一线圈114与第二线圈116和第三线圈216重叠了大大减小线圈114、116和216之间的互感的量。并且，第二线圈116与第四线圈316重叠使得第二线圈116和第四线圈316之间的互感由于上面针对传感器组件102讨论的原因而被大大减小。
[0083]使用与用于检测系统200 (图11和12中所示)的电路类似的电路，除了例如，但不限于，与接收放大器126和226 (都在图11和12中示出)类似的第三接收放大器(没有示出)以及与接收开关124和224 (都在图11和12中示出)类似的第三接收开关(没有示出)耦合到第四线圈316使得第四线圈316接收背景RF信号但是不发送RF信号。传感器组件302的操作与上面针对传感器组件102和202描述的操作类似。
[0084]并且，该替换示例性实施例，传感器组件302在基本水平的取向上被示出。可替换地，传感器组件302可以具有能够实现传感器组件302以及检测系统100和200的操作的任何取向，如这里所述的，包括但不限于基本上垂直的。
[0085]图14为供检测系统100 (图1-3所示)和/或检测系统200 (图11所示)使用的第三替换示例性传感器组件402的示意图。传感器组件402包括三个线圈，其中至少一个线圈为有源传感器线圈414(与 有源传感器线圈114(图1-3、11和12所示)类似)，并且其他线圈为参考线圈416和417 (与参考线圈116 (图1_3所示)和参考线圈216 (图11和12所示)类似)。
[0086]在该替换示例性实施例中，除了传感器组件402包括基本为圆形的联锁线圈(interlocking coil) 414、416和417之外，传感器组件402与传感器组件202 (图11和12所示)基本上类似。使用了与用于检测系统200(图11和12中所示)的电路类似的电路。传感器组件402的操作与上面针对传感器组件102 (图1-3所示)和202描述的操作类似。
[0087]如上针对传感器组件102、202以及302 (图13所示)所描述的，在该替换示例性实施例中，传感器组件302为相控线圈阵列，其被配置为消除联锁线圈414、416以及417之间的互感。更具体地，有源传感器线圈414和参考线圈416和417相互重叠了大大减小线圈414、416和417之间的互感的量，如上针对传感器组件102所描述的。
[0088]图15为供检测系统100 (图1-3所示)和/或检测系统200 (图11和12中所示)使用的第四替换示例性传感器组件502的示意图。传感器组件502包括多于三个的线圈，其中至少一个线圈为有源传感器线圈514(与有源传感器线圈114(图1-3、11和12中所示)类似)，并且其他线圈为参考线圈516、517和519(与参考线圈116 (图1_3所示)和参考线圈216 (图11和12所示)类似)。
[0089]在该替换示例性实施例中，除了传感器组件502包括四个基本为圆形的联锁线圈514、516、517和519之外，传感器组件502与传感器组件402(图14所示)基本上类似。使用与用于检测系统200的电路类似的电路，除了例如，但不限于，第三接收放大器和第三接收开关(都没有示出)与第四线圈519耦合，使得第四线圈519接收背景RF信号但是不发送RF信号130 (图3所示)。传感器组件502的操作与上面针对传感器组件102 (图1_3所示)和202 (图11和12中所示)描述的操作类似。
[0090]如上面针对传感器组件102 (图1-3所示)、202 (图11和12所示)、302 (图13所示)以及402(图14所示)所描述的,在该替换示例性实施例中，传感器组件502为相控线圈阵列，其被配置为消除线圈514、516、517以及519之间的互感。更具体地，有源传感器线圈514和参考线圈516、517以及519重叠了大大减小线圈514、516、517和519之间的互感的量，如上针对传感器组件102所描述的。
[0091]图16为供检测系统100 (图1-3所示)和/或检测系统200 (图11所示)使用的第四替换示例性传感器组件603的示意图。传感器组件602包括三个线圈，其中两个线圈耦合有源传感器线圈614和615(与有源传感器线圈114(图1_3、11和12所示)类似)，并且其他线圈为参考线圈(与参考线圈116 (图1-3所示)和参考线圈216 (图11和12所示)类似)。
[0092]在该可替换示例性实施例中，参考线圈616基本上为矩形形状，并且以与用于有源传感器线圈114和参考线圈116的方式类似的方式与有源传感器线圈614和615重叠，使得线圈614和615的至少一部分可以被放置得与参考线圈616相比更靠近目标样品125。
[0093]使用与用于检测系统100的电路类似的电路，除了例如，但不限于，与TX放大器118 (图1和2所示)类似的第二 TX放大器(没有示出)、与RX / TX开关120类似的第二 TX / RX开关(没有示出)、以及与RX放大器122 (图1和2所示)类似的第二 RX放大器(没有示出)耦合到有源传感器线圈615使得有源传感器线圈615发送RF信号130 (图3所示)并且接收回传的RF信号。传感器组件602的操作与上面针对传感器组件102 (图1-3所示)和202 (图11和12中所示)描述的操作类似。[0094]如上针对传感器组件102(图1-3所示)、202(图11和12所示)、302(图13所示)、402(图14所示)和502 (图15所示)所描述的,在该替换示例性实施例中，传感器组件602为相控线圈阵列，其被配置为消除线圈614、615以及616之间的互感。更具体地，参考线圈616与有源传感器线圈614和615重叠了大大减小线圈614、615和616之间的互感的量，如上针对传感器组件102所描述的。
[0095]这里所述的检测系统包括具有采用相控线圈阵列方式的多个密集的(即位于同一处的)表面线圈的NQR传感器，所述多个密集的(即位于同一处的)表面线圈同时接收来自样品和外部RFI的NQR响应。在示例性实施例中，所有表面线圈都是在感兴趣的样品的NQR共振频率下被调谐，使得所有接收RF信号的信道将是等同的。在该相控线圈阵列中，阵列中的每个线圈被定位成与每个相邻的线圈基本上不具有相互作用，并且通过将每一个不相邻的表面线圈都耦合到低阻抗前置放大器上使得不相邻的表面线圈之间的相互作用被最小化。
[0096]线圈阵列中的至少一个线圈用于施加脉冲RF激励以从目标样品感应NQR响应。阵列的该线圈被定位成比阵列中的其他线圈更靠近待查样品。由此，由相控线圈阵列中的一个或多个线圈接收感应的NQR响应。可能会破坏期望的NQR信号的外部干扰，例如RFI，由相控线圈阵列中的一个或多个其他线圈接收。
[0097]这里所述的一种RFI消除方法是采用自适应滤波来从受困扰的NQR数据相干减轻RFI，同时使下面的信号失真最小。该RFI消除算法可以最初在试图去除或者减小由有源传感器线圈获得的信号中的干扰前应用算法来检测干扰。当没有外部干扰时使用这种识别步骤。否则，自适应滤波算法可能会试图去除感兴趣的信号或者使感兴趣的信号的SNR退化。另外，利用多个参考线圈接收到的外部RFI可以被合并以增强外部干扰信号的SNR并且改善消除算法的性能。这里所述的替换RFI消除方法使用估计/减法算法以及来自参考线圈的参考信号以获得外部RFI的无噪声表示，并且将该无噪声表示从感兴趣的NQR信号中减去。
[0098]由于上述实施例包括与至少一个参考天线(即(多个)参考线圈)位于同一处的主NQR线圈(即有源传感器线圈)，所以这里所述的系统减少了用于采样外部RFI的天线的数量，减少了系统的占用空间，和/或通过对在与主NQR线圈相同的区域中的背景信号进行采样，改善了外部干扰的测量。
[0099]这里所述的系统和方法的技术效果包括下述中的至少一种:(a)从有源传感器线圈获得传感器信号并且从至少一个参考线圈获得至少一个参考信号；(b)使用至少一个参考信号产生校正后的信号来减小传感器信号的干扰分量；以及(C)基于校正后的信号确定目标材料的存在。
[0100]上面详细描述了核四极矩共振检测系统及其使用方法的示例性实施例。所述方法和系统不限于这里所述的特定实施例，更确切地说，系统的部件和/或方法的步骤能够独立使用和与这里所述的其他部件和/或步骤分开使用。例如，方法还可以与其他检测系统和方法组合使用，并且不限于仅使用如这里所述的检测系统和方法来实践。而是，示例性实施例可以结合很多其他RF应用来实施和使用。
[0101]尽管本发明的不同实施例的具体特征可以在某些图中被示出且在另一些图中没有示出，但这仅仅是为了方便起见。根据本发明的原理，图中的任何特征可以与任何其他图中的任何特征组合地被引用和/或被主张。
[0102]本说明书使用实例来公开了本发明，包括最佳模式，并且也使得本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何设备或系统并且执行所包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可以包括其他能被本领域技术人员想出的实例。如果这些其他实例具有的结构要素不与权利要求的文字语言有差别，或者它们包括与权利要求的文字语言没有实质差别的等同结构要素，那么这些其他实例旨在在权利要求的范围之内。
【权利要求】
1.一种核四极矩共振(NQR)传感器组件，包括:
有源传感器线圈，被配置为用于向感兴趣的物体发送射频(RF)信号，并且接收来自感兴趣的物体的回传RF信号以产生基本上表示回传信号的传感器信号；以及 至少一个参考线圈，被配置为用于接收环境RF信号以产生至少部分地表示环境RF信号的参考信号，所述至少一个参考线圈与所述有源传感器线圈位于同一处，其中所述有源传感器线圈和所述至少一个参考线圈与校正单元通信，该校正单元被配置为使用参考信号从传感器信号去除干扰分量。
2.根据权利要求1所述的NQR传感器组件，其中所述至少一个参考线圈是与所述有源传感器线圈位于同一处的多个所述参考线圈，其中所述多个参考线圈和所述有源传感器线圈被调谐以接收在由感兴趣的物体的至少一个共振频率限定的频带内的回传RF信号。
3.根据权利要求2所述的NQR传感器组件，其中所述多个参考线圈包括定位于所述有源传感器线圈的相对侧中的每一个的所述参考线圈中的至少一个。
4.根据权利要求2所述的NQR传感器组件，其中所述多个参考线圈至少部分地重叠了大大减小所述多个参考线圈之间的互感的预定量。
5.—种核四极矩共振(NQR)系统,包括: 有源传感器线圈，被配置为用于向感兴趣的物体发送射频(RF)信号，并且接收来自感兴趣的物体的回传RF信号以产生基本上表示回传信号的传感器信号； 至少一个参考线圈，被配置为用于接收环境RF信号以产生至少部分地表示环境RF信号的参考信号，所述至少一个参考线圈与所述有源传感器线圈位于同一处；以及 校正单元，与所述有源传感器线圈和所述至少一个参考线圈通信，所述校正单元被配置为使用所述至少一个参考信号从传感器信号消除干扰分量。
6.根据权利要求5所述的NQR系统，进一步包括发送/接收开关，其被配置为将所述有源传感器线圈在接收操作模式和发送操作模式之间转变。
7.根据权利要求5所述的NQR系统，进一步包括NQR光谱仪，其被配置为向所述有源传感器线圈发送脉冲信号以有助于RF信号的发送。
8.根据权利要求5所述的NQR系统，其中所述校正单元被配置为确定在环境RF信号中射频干扰(RFI)的存在。
9.根据权利要求5所述的NQR系统，其中所述校正单元被配置为产生至少部分地表示环境RF信号以及估计的干扰参数的合成参考信号。
10.根据权利要求5所述的NQR系统，其中所述至少一个参考线圈为与所述有源传感器线圈位于同一处的多个所述参考线圈。
11.根据权利要求10所述的NQR系统，其中所述多个参考线圈包括位于所述有源传感器线圈的相对侧的每一个的所述参考线圈中的至少一个。
12.根据权利要求5所述的NQR系统，其中所述至少一个参考线圈和所述有源传感器线圈被调谐以接收在由感兴趣的物体的至少一个共振频率限定的频带内的回传RF信号。
13.根据权利要求5所述的NQR系统，其中所述有源传感器线圈被配置为被放置成比所述至少一个参考线圈更接近感兴趣的物体，使得最接近感兴趣的物体定义灵敏区。
14.一种用于执行核四极矩共振(NQR)检测的方法，所述方法包括: 由有源传感器线圈产生传感器信号和由至少一个参考线圈产生参考信号，其中所述至少一个参考线圈与所述有源传感器线圈位于同一处； 使用参考信号产生校正后的信号来减小传感器信号的干扰分量；并且 基于校正后的信号确定目标材料的存在。
15.根据权利要求14所述的方法，其中由有源传感器线圈产生传感器信号包括向目标材料发送射频(RF)信号并且接收来自目标材料的回传RF信号，以产生基本上表示回传RF信号的传感器信号。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括通过发送/接收开关的操作在接收操作模式和发送操作模式之间切换所述有源传感器线圈。
17.根据权利要求14所述的方法，其中由至少一个参考线圈产生参考信号包括接收环境RF信号以产生至少部分地表示环境RF信号的参考信号。
18.根据权利要求14所述的方法，其中减小传感器信号的干扰分量包括确定环境RF信号中射频干扰(RFI)的存在。
19.根据权利要求14所述的方法，其中减小传感器信号的干扰分量包括产生至少部分地表示环境RF信号以及估计的干扰参数的合成参考信号。
20.根据权利要求14所述的方法，其中由至少一个参考线圈产生参考信号包括接收来自与所述有源传感器线 圈位于同一处的多个参考线圈的环境RF信号。
【文档编号】G01R33/32GK103760506SQ201310654147
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2012年9月7日
【发明者】H·罗伯特, E·E·芒努松 申请人:莫弗探测公司