CN114200360B - 三维线圈磁场均匀性测试方法及*** - Google Patents
三维线圈磁场均匀性测试方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种三维线圈磁场均匀性测试方法及***，该方法包括：选取六个三轴磁阻传感器分别安装在非金属六面体工装块的六个面上；将工装块固定在三维线圈的中心位置，在三维线圈的外部套上磁屏蔽桶及端盖；为Z方向线圈重复提供激励电流、断电过程，根据第一和第二磁阻传感器的磁场值计算获取Z方向线圈的磁场均匀性；为X方向线圈重复提供激励电流、断电过程，根据第三和第四磁阻传感器的磁场值计算获取X方向线圈的磁场均匀性；为Y方向线圈重复提供激励电流、断电过程，根据第五和第六磁阻传感器的磁场值计算获取Y方向线圈的磁场均匀性。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中无法实现小型封闭空间内线圈磁场均匀性的测试的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及磁场测试技术领域，尤其涉及一种三维线圈磁场均匀性测试方法及***。
背景技术
三维线圈作为核磁共振陀螺中磁场操控的主要执行机构，产生磁场的正交性及均匀性直接影响核自旋系综的精密操控能力，是决定陀螺精度的核心部件之一。随着核磁共振陀螺体积的不断降低，磁屏蔽边界条件下的三维线圈体积也随之减小，目前没有手段能够实现小型封闭空间内线圈磁场均匀性的测试，在上述需求下，需要研究一种微小型线圈磁场均匀性测试方法，使得可以在封闭磁屏蔽条件下实现线圈磁场均匀性的测试。
发明内容
本发明提供了一种三维线圈磁场均匀性测试方法及***，能够解决现有技术中无法实现小型封闭空间内线圈磁场均匀性的测试的技术问题。
根据本发明的一方面，提供了一种三维线圈磁场均匀性测试方法，三维线圈磁场均匀性测试方法包括：设计与被测线圈磁场区域相同大小的非金属六面体工装块；选取六个三轴磁阻传感器，将第一磁阻传感器沿线圈磁场Z方向设置在非金属六面体工装块的第一面的中心位置，将第二磁阻传感器沿线圈磁场Z方向设置在非金属六面体工装块的第二面的中心位置，第一面和第二面平行设置；将第三磁阻传感器沿线圈磁场X方向设置在非金属六面体工装块的第三面的中心位置，将第四磁阻传感器沿线圈磁场X方向设置在非金属六面体工装块的第四面的中心位置，第三面和第四面平行设置且垂直于第一面；将第五磁阻传感器沿线圈磁场Y方向设置在非金属六面体工装块的第五面的中心位置，将第六磁阻传感器沿线圈磁场Y方向设置在非金属六面体工装块的第六面的中心位置，第五面和第六面平行设置且同时垂直于第一面和第三面；将非金属六面体工装块固定在三维线圈的中心位置，在三维线圈的外部套上磁屏蔽桶及端盖；为Z方向线圈提供激励电流并保持第一设定时长，断电并保持第一设定时长，重复上述过程第一设定次数后，根据第一磁阻传感器和第二磁阻传感器的磁场值计算获取Z方向线圈的磁场均匀性；为X方向线圈提供激励电流并保持第二设定时长，断电并保持第二设定时长，重复上述过程第二设定次数后，根据第三磁阻传感器和第四磁阻传感器的磁场值计算获取X方向线圈的磁场均匀性；为Y方向线圈提供激励电流并保持第三设定时长，断电并保持第三设定时长，重复上述过程第三设定次数后，根据第五磁阻传感器和第六磁阻传感器的磁场值计算获取Y方向线圈的磁场均匀性。
进一步地，为Z方向线圈提供激励电流并保持第一设定时长，断电并保持第一设定时长，重复上述过程第一设定次数后，根据第一磁阻传感器和第二磁阻传感器的磁场值计算获取Z方向线圈的磁场均匀性具体包括：在第一周期内，为Z方向线圈提供激励电流并保持第一设定时长，断电并保持第一设定时长，依次采集第一周期内的第一磁阻传感器的N1个磁场数据，根据第一磁阻传感器的N1个磁场数据计算获取第一磁阻传感器的第一周期平均分值；依次采集第一周期内的第二磁阻传感器的B1个磁场数据，根据第二磁阻传感器的B1个磁场数据计算获取第二磁阻传感器的第一周期平均分值；在第二周期内，为Z方向线圈提供激励电流并保持第一设定时长，断电并保持第一设定时长，依次采集第二周期内的第一磁阻传感器的N2个磁场数据，根据第一磁阻传感器的N2个磁场数据计算获取第一磁阻传感器的第二周期平均分值；依次采集第二周期内的第二磁阻传感器的B2个磁场数据，根据第二磁阻传感器的B2个磁场数据计算获取第二磁阻传感器的第二周期平均分值；重复上述过程，依次求取第一磁阻传感器的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第一设定次数周期平均分值，根据第一磁阻传感器的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第一设定次数周期平均分值计算获取第一磁阻传感器的平均值；依次求取第二磁阻传感器的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第一设定次数周期平均分值，根据第二磁阻传感器的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第一设定次数周期平均分值计算获取第二磁阻传感器的平均值；根据第一磁阻传感器的平均值和第二磁阻传感器的平均值计算获取Z方向线圈的磁场均匀性。
进一步地，Z方向线圈的磁场均匀性可根据Z磁＝Q1Q-1Q2或Q1Q-2Q2来获取，其中，Q1为第一磁阻传感器的平均值，Q2为第二磁阻传感器的平均值。
进一步地，为X方向线圈提供激励电流并保持第二设定时长，断电并保持第二设定时长，重复上述过程第二设定次数后，根据第三磁阻传感器和第四磁阻传感器的磁场值计算获取X方向线圈的磁场均匀性具体包括：在第一周期内，为X方向线圈提供激励电流并保持第二设定时长，断电并保持第二设定时长，依次采集第一周期内的第三磁阻传感器的M1个磁场数据，根据第三磁阻传感器的M1个磁场数据计算获取第三磁阻传感器的第一周期平均分值；依次采集第一周期内的第四磁阻传感器的Z1个磁场数据，根据第四磁阻传感器的Z1个磁场数据计算获取第四磁阻传感器的第一周期平均分值；在第二周期内，为X方向线圈提供激励电流并保持第二设定时长，断电并保持第二设定时长，依次采集第二周期内的第三磁阻传感器的M2个磁场数据，根据第三磁阻传感器的M2个磁场数据计算获取第三磁阻传感器的第二周期平均分值；依次采集第二周期内的第四磁阻传感器的Z2个磁场数据，根据第四磁阻传感器的Z2个磁场数据计算获取第四磁阻传感器的第二周期平均分值；重复上述过程，依次求取第三磁阻传感器的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第二设定次数周期平均分值，根据第三磁阻传感器的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第二设定次数周期平均分值计算获取第三磁阻传感器的平均值；依次求取第四磁阻传感器的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第二设定次数周期平均分值，根据第四磁阻传感器的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第二设定次数周期平均分值计算获取第四磁阻传感器的平均值；根据第三磁阻传感器的平均值和第四磁阻传感器的平均值计算获取X方向线圈的磁场均匀性。
进一步地，X方向线圈的磁场均匀性可根据或/>来获取，其中，Q3为第三磁阻传感器的平均值，Q4为第四磁阻传感器的平均值。
进一步地，为Y方向线圈提供激励电流并保持第三设定时长，断电并保持第三设定时长，重复上述过程第三设定次数后，根据第五磁阻传感器和第六磁阻传感器的磁场值计算获取Y方向线圈的磁场均匀性具体包括：在第一周期内，为Y方向线圈提供激励电流并保持第三设定时长，断电并保持第三设定时长，依次采集第一周期内的第五磁阻传感器的D1个磁场数据，根据第五磁阻传感器的D1个磁场数据计算获取第五磁阻传感器的第一周期平均分值；依次采集第一周期内的第六磁阻传感器的F1个磁场数据，根据第六磁阻传感器的F1个磁场数据计算获取第六磁阻传感器的第一周期平均分值；在第二周期内，为Y方向线圈提供激励电流并保持第三设定时长，断电并保持第三设定时长，依次采集第二周期内的第五磁阻传感器的D2个磁场数据，根据第五磁阻传感器的D2个磁场数据计算获取第五磁阻传感器的第二周期平均分值；依次采集第二周期内的第六磁阻传感器的F2个磁场数据，根据第六磁阻传感器的F2个磁场数据计算获取第六磁阻传感器的第二周期平均分值；重复上述过程，依次求取第五磁阻传感器的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第三设定次数周期平均分值，根据第五磁阻传感器的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第三设定次数周期平均分值计算获取第五磁阻传感器的平均值；依次求取第六磁阻传感器的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第三设定次数周期平均分值，根据第六磁阻传感器的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第三设定次数周期平均分值计算获取第六磁阻传感器的平均值；根据第五磁阻传感器的平均值和第六磁阻传感器的平均值计算获取Y方向线圈的磁场均匀性。
进一步地，Y方向线圈的磁场均匀性可根据或/>来获取，其中，Q5为第五磁阻传感器的平均值，Q6为第六磁阻传感器的平均值。
进一步地，在将六个三轴磁阻传感器设置在非金属六面体工装块之前，三维线圈磁场均匀性测试方法还包括：将六个三轴磁阻传感器一一对应焊接在六个柔性PCB板上；任一三轴磁阻传感器通过其所对应的柔性PCB板固定设置在非金属六面体工装块上。
根据本发明的又一方面，提供了一种三维线圈磁场均匀性测试***，三维线圈磁场均匀性测试***使用如上所述的三维线圈磁场均匀性测试方法进行线圈磁测均匀性测试。
进一步地，三维线圈磁场均匀性测试***包括六个三轴磁阻传感器、非金属六面体工装块、供电模块、控制器和处理器，六个三轴磁阻传感器一一对应安装在非金属六面体工装块的六个面上，六个三轴磁阻传感器用于检测三维线圈的磁场数据，供电模块用于向三维线圈供电，控制器用于控制供电模块的供电时间，处理器用于根据第一磁阻传感器和第二磁阻传感器的磁场值计算获取Z方向线圈的磁场均匀性、根据第三磁阻传感器和第四磁阻传感器的磁场值计算获取X方向线圈的磁场均匀性以及根据第五磁阻传感器和第六磁阻传感器的磁场值计算获取Y方向线圈的磁场均匀性。
应用本发明的技术方案，提供了一种三维线圈磁场均匀性测试方法，该方法通过选取合适的三轴磁阻传感器，将三轴磁阻传感器固定在非金属六面体工装块上，放入磁屏蔽线圈中心；向线圈施加方波磁场，测得同一方向两磁阻传感器位置磁场；同一方向两磁阻传感器磁场经过计算即可获得线圈的磁场均匀性指标，此种方式通过小型三轴磁阻传感器及相应工装等为磁屏蔽封闭条件下线圈磁场均匀性的提供良好的测试手段，能够实现小型封闭空间内线圈磁场均匀性的测试。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的具体实施例提供的正方形工装块及三轴磁阻传感器安装的示意图；
图2示出了根据本发明的具体实施例提供的三维线圈磁场均匀性测试***的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、第一磁阻传感器；20、第二磁阻传感器；30、第三磁阻传感器；40、第四磁阻传感器；50、第五磁阻传感器；60、第六磁阻传感器；70、非金属六面体工装块；80、三维线圈；90、磁屏蔽桶；100、端盖。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1和图2所示，根据本发明的具体实施例提供了一种三维线圈磁场均匀性测试方法，该三维线圈磁场均匀性测试方法包括：设计与被测线圈磁场区域相同大小的非金属六面体工装块70；选取六个三轴磁阻传感器，将第一磁阻传感器10沿线圈磁场Z方向设置在非金属六面体工装块70的第一面的中心位置，将第二磁阻传感器20沿线圈磁场Z方向设置在非金属六面体工装块70的第二面的中心位置，第一面和第二面平行设置；将第三磁阻传感器30沿线圈磁场X方向设置在非金属六面体工装块70的第三面的中心位置，将第四磁阻传感器40沿线圈磁场X方向设置在非金属六面体工装块70的第四面的中心位置，第三面和第四面平行设置且垂直于第一面；将第五磁阻传感器50沿线圈磁场Y方向设置在非金属六面体工装块70的第五面的中心位置，将第六磁阻传感器60沿线圈磁场Y方向设置在非金属六面体工装块70的第六面的中心位置，第五面和第六面平行设置且同时垂直于第一面和第三面；将非金属六面体工装块70固定在三维线圈80的中心位置，在三维线圈80的外部套上磁屏蔽桶90及端盖100；为Z方向线圈提供激励电流并保持第一设定时长，断电并保持第一设定时长，重复上述过程第一设定次数后，根据第一磁阻传感器10和第二磁阻传感器20的磁场值计算获取Z方向线圈的磁场均匀性；为X方向线圈提供激励电流并保持第二设定时长，断电并保持第二设定时长，重复上述过程第二设定次数后，根据第三磁阻传感器30和第四磁阻传感器40的磁场值计算获取X方向线圈的磁场均匀性；为Y方向线圈提供激励电流并保持第三设定时长，断电并保持第三设定时长，重复上述过程第三设定次数后，根据第五磁阻传感器50和第六磁阻传感器60的磁场值计算获取Y方向线圈的磁场均匀性。
应用此种配置方式，提供了一种三维线圈磁场均匀性测试方法，该方法通过选取合适的三轴磁阻传感器，将三轴磁阻传感器固定在非金属六面体工装块上，放入磁屏蔽线圈中心；向线圈施加方波磁场，测得同一方向两磁阻传感器位置磁场；同一方向两磁阻传感器磁场经过计算即可获得线圈的磁场均匀性指标，此种方式通过小型三轴磁阻传感器及相应工装等为磁屏蔽封闭条件下线圈磁场均匀性的提供良好的测试手段，能够实现小型封闭空间内线圈磁场均匀性的测试。
具体地，在本发明中，为了实现三维线圈磁场均匀性测试，首先需要设计与被测线圈磁场区域相同大小的非金属六面体工装块70。根据实际情况，可选择合适结构形状的非金属六面体工装块70，例如正方体或长方体。
进一步地，在选择了非金属六面体工装块70之后，即可选取六个三轴磁阻传感器，将第一磁阻传感器10沿线圈磁场Z方向设置在非金属六面体工装块70的第一面的中心位置，将第二磁阻传感器20沿线圈磁场Z方向设置在非金属六面体工装块70的第二面的中心位置，第一面和第二面平行设置；将第三磁阻传感器30沿线圈磁场X方向设置在非金属六面体工装块70的第三面的中心位置，将第四磁阻传感器40沿线圈磁场X方向设置在非金属六面体工装块70的第四面的中心位置，第三面和第四面平行设置且垂直于第一面；将第五磁阻传感器50沿线圈磁场Y方向设置在非金属六面体工装块70的第五面的中心位置，将第六磁阻传感器60沿线圈磁场Y方向设置在非金属六面体工装块70的第六面的中心位置，第五面和第六面平行设置且同时垂直于第一面和第三面；将非金属六面体工装块70固定在三维线圈80的中心位置，在三维线圈80的外部套上磁屏蔽桶90及端盖100。
作为本发明的一个具体实施例，选择合适的小型三轴磁阻传感器，任一三轴磁阻传感器的尺寸均小于或等于1.5mm*1.5mm，任一三轴磁阻传感器的磁场测试分辨率均为nT量级。此外，为了方便三轴磁阻传感器在非金属六面体工装块上的可靠安装，在将六个三轴磁阻传感器设置在非金属六面体工装块70之前，三维线圈磁场均匀性测试方法还包括：将六个三轴磁阻传感器一一对应焊接在六个柔性PCB板上；任一三轴磁阻传感器通过其所对应的柔性PCB板固定设置在非金属六面体工装块70上。通过测试工装将非金属六面体工装块固定在线圈中心位置，线圈外部套上磁屏蔽桶90及端盖100，三轴磁阻传感器的柔性PCB均从磁屏蔽端盖100的出线孔引出。
进一步地，在完成了三轴磁阻传感器在工装块上的安装之后，即可进行磁场均匀性的测试，具体地，为Z方向线圈提供激励电流并保持第一设定时长，断电并保持第一设定时长，重复上述过程第一设定次数后，根据第一磁阻传感器10和第二磁阻传感器20的磁场值计算获取Z方向线圈的磁场均匀性；为X方向线圈提供激励电流并保持第二设定时长，断电并保持第二设定时长，重复上述过程第二设定次数后，根据第三磁阻传感器30和第四磁阻传感器40的磁场值计算获取X方向线圈的磁场均匀性；为Y方向线圈提供激励电流并保持第三设定时长，断电并保持第三设定时长，重复上述过程第三设定次数后，根据第五磁阻传感器50和第六磁阻传感器60的磁场值计算获取Y方向线圈的磁场均匀性。
在本发明中，获取Z方向线圈的磁场均匀性具体包括：在第一周期内，为Z方向线圈提供激励电流并保持第一设定时长，断电并保持第一设定时长，依次采集第一周期内的第一磁阻传感器10的N1个磁场数据，根据第一磁阻传感器10的N1个磁场数据计算获取第一磁阻传感器10的第一周期平均分值；依次采集第一周期内的第二磁阻传感器20的B1个磁场数据，根据第二磁阻传感器20的B1个磁场数据计算获取第二磁阻传感器20的第一周期平均分值；在第二周期内，为Z方向线圈提供激励电流并保持第一设定时长，断电并保持第一设定时长，依次采集第二周期内的第一磁阻传感器10的N2个磁场数据，根据第一磁阻传感器10的N2个磁场数据计算获取第一磁阻传感器10的第二周期平均分值；依次采集第二周期内的第二磁阻传感器20的B2个磁场数据，根据第二磁阻传感器20的B2个磁场数据计算获取第二磁阻传感器20的第二周期平均分值；重复上述过程，依次求取第一磁阻传感器10的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第一设定次数周期平均分值，根据第一磁阻传感器10的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第一设定次数周期平均分值计算获取第一磁阻传感器10的平均值；依次求取第二磁阻传感器20的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第一设定次数周期平均分值，根据第二磁阻传感器20的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第一设定次数周期平均分值计算获取第二磁阻传感器20的平均值；根据第一磁阻传感器10的平均值和第二磁阻传感器20的平均值计算获取Z方向线圈的磁场均匀性。其中，Z方向线圈的磁场均匀性可根据或/>来获取，其中，Q1为第一磁阻传感器10的平均值，Q2为第二磁阻传感器20的平均值。
在本发明中，获取X方向线圈的磁场均匀性具体包括：在第一周期内，为X方向线圈提供激励电流并保持第二设定时长，断电并保持第二设定时长，依次采集第一周期内的第三磁阻传感器30的M1个磁场数据，根据第三磁阻传感器30的M1个磁场数据计算获取第三磁阻传感器30的第一周期平均分值；依次采集第一周期内的第四磁阻传感器40的Z1个磁场数据，根据第四磁阻传感器40的Z1个磁场数据计算获取第四磁阻传感器40的第一周期平均分值；在第二周期内，为X方向线圈提供激励电流并保持第二设定时长，断电并保持第二设定时长，依次采集第二周期内的第三磁阻传感器30的M2个磁场数据，根据第三磁阻传感器30的M2个磁场数据计算获取第三磁阻传感器30的第二周期平均分值；依次采集第二周期内的第四磁阻传感器40的Z2个磁场数据，根据第四磁阻传感器40的Z2个磁场数据计算获取第四磁阻传感器40的第二周期平均分值；重复上述过程，依次求取第三磁阻传感器30的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第二设定次数周期平均分值，根据第三磁阻传感器30的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第二设定次数周期平均分值计算获取第三磁阻传感器30的平均值；依次求取第四磁阻传感器40的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第二设定次数周期平均分值，根据第四磁阻传感器40的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第二设定次数周期平均分值计算获取第四磁阻传感器40的平均值；根据第三磁阻传感器30的平均值和第四磁阻传感器40的平均值计算获取X方向线圈的磁场均匀性。其中，X方向线圈的磁场均匀性可根据或/>来获取，其中，Q3为第三磁阻传感器30的平均值，Q4为第四磁阻传感器40的平均值。
在本发明中，获取Y方向线圈的磁场均匀性具体包括：在第一周期内，为Y方向线圈提供激励电流并保持第三设定时长，断电并保持第三设定时长，依次采集第一周期内的第五磁阻传感器50的D1个磁场数据，根据第五磁阻传感器50的D1个磁场数据计算获取第五磁阻传感器50的第一周期平均分值；依次采集第一周期内的第六磁阻传感器60的F1个磁场数据，根据第六磁阻传感器60的F1个磁场数据计算获取第六磁阻传感器60的第一周期平均分值；在第二周期内，为Y方向线圈提供激励电流并保持第三设定时长，断电并保持第三设定时长，依次采集第二周期内的第五磁阻传感器50的D2个磁场数据，根据第五磁阻传感器50的D2个磁场数据计算获取第五磁阻传感器50的第二周期平均分值；依次采集第二周期内的第六磁阻传感器60的F2个磁场数据，根据第六磁阻传感器60的F2个磁场数据计算获取第六磁阻传感器60的第二周期平均分值；重复上述过程，依次求取第五磁阻传感器50的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第三设定次数周期平均分值，根据第五磁阻传感器50的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第三设定次数周期平均分值计算获取第五磁阻传感器50的平均值；依次求取第六磁阻传感器60的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第三设定次数周期平均分值，根据第六磁阻传感器60的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第三设定次数周期平均分值计算获取第六磁阻传感器60的平均值；根据第五磁阻传感器50的平均值和第六磁阻传感器60的平均值计算获取Y方向线圈的磁场均匀性。其中，Y方向线圈的磁场均匀性可根据或/>来获取，其中，Q5为第五磁阻传感器50的平均值，Q6为第六磁阻传感器60的平均值。
根据本发明的另一方面，提供了一种三维线圈磁场均匀性测试***，该三维线圈磁场均匀性测试***使用如上所述的三维线圈磁场均匀性测试方法进行线圈磁测均匀性测试。具体地，在本发明中，三维线圈磁场均匀性测试***包括六个三轴磁阻传感器、非金属六面体工装块、供电模块、控制器和处理器，六个三轴磁阻传感器一一对应安装在非金属六面体工装块的六个面上，六个三轴磁阻传感器用于检测三维线圈的磁场数据，供电模块用于向三维线圈供电，控制器用于控制供电模块的供电时间，处理器根据第一磁阻传感器10和第二磁阻传感器20的磁场值计算获取Z方向线圈的磁场均匀性、根据第三磁阻传感器30和第四磁阻传感器40的磁场值计算获取X方向线圈的磁场均匀性以及根据第五磁阻传感器50和第六磁阻传感器60的磁场值计算获取Y方向线圈的磁场均匀性。
为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1和图2对本发明所提供的三维线圈磁场均匀性测试方法进行详细说明。
如图1和图2所示，根据本发明的具体实施例提供了一种三维线圈磁场均匀性测试方法，该三维线圈磁场均匀性测试方法具体包括如下步骤。
首先，选择合适的小型三轴磁阻传感器，要求尺寸不大于1.5mm*1.5mm，磁场测试分辨率nT量级，将6个三轴磁阻传感器分别焊接到6个柔性PCB上，设计与被测线圈磁场区域相同大小的非金属正方体工装块。
然后，将6个焊接在柔性PCB上的磁阻传感器分别固定在工装块6个面的中心处，通过测试工装将非金属工装块固定在线圈中心位置，线圈外部套上磁屏蔽桶及端盖，磁阻传感器的柔性PCB均从磁屏蔽端盖的出线孔引出。
最后，通过电流板卡为Z方向线圈提供激励电流，然后断电，线圈产生方波磁场，具体为使用PXI4145板卡为Z线圈通一定电流，保持2s时间，然后断电保持2s时间形成方波磁场；使用处理器的数据采集及处理程序通过USB口采集Z方向的第一磁阻传感器和第二磁阻传感器的磁场值，在第一周期的4s时间内，采集100个第一磁阻传感器的磁场值，将该100个点的第一磁阻传感器的磁场值相加并除以100以求取第一磁阻传感器的第一周期平均分值；在第一周期的4s时间内，采集100个第二磁阻传感器的磁场值，将该100个点的第二磁阻传感器的磁场值相加并除以100以求取第二磁阻传感器的第一周期平均分值。
重复上述通断电过程100次，依次求取第一磁阻传感器10的第二周期平均分值、第三周期平均分值…第一设定次数周期平均分值，根据第一磁阻传感器10的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第一设定次数周期平均分值计算获取第一磁阻传感器10的平均值，具体地，将第一磁阻传感器10的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第一设定次数周期平均分值相加并除以100即可求得第一磁阻传感器10的平均值。同样的，依次求取第二磁阻传感器20的第二周期平均分值、第三周期平均分值…第一设定次数周期平均分值，根据第二磁阻传感器20的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第一设定次数周期平均分值计算获取第二磁阻传感器20的平均值，具体地，将第二磁阻传感器20的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第一设定次数周期平均分值相加并除以100即可求得第二磁阻传感器20的平均值。最后，根据第一磁阻传感器10的平均值和第二磁阻传感器20的平均值计算获取Z方向线圈的磁场均匀性。Z方向线圈的磁场均匀性可根据或/>来获取，其中，Q1为第一磁阻传感器10的平均值，Q2为第二磁阻传感器20的平均值。
通过板卡分别为X线圈和Y线圈提供激励电流，重复上述执行步骤，可依次实现X和Y方向线圈磁场均匀性的测试。
综上所述，本发明提供了一种三维线圈磁场均匀性测试方法，该方法通过小型三轴磁阻传感器以及测试工装为核磁共振陀螺线圈磁场的均匀性提供良好的测试手段，能够在微小型封闭空间内实现线圈磁场均匀性的测量，为核磁共振陀螺的研究提供基础。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三维线圈磁场均匀性测试方法，其特征在于，所述三维线圈磁场均匀性测试方法包括：
设计与被测线圈磁场区域相同大小的非金属六面体工装块(70)；
选取六个三轴磁阻传感器，将第一磁阻传感器(10)沿线圈磁场Z方向设置在所述非金属六面体工装块(70)的第一面的中心位置，将第二磁阻传感器(20)沿线圈磁场Z方向设置在所述非金属六面体工装块(70)的第二面的中心位置，所述第一面和所述第二面平行设置；将第三磁阻传感器(30)沿线圈磁场X方向设置在所述非金属六面体工装块(70)的第三面的中心位置，将第四磁阻传感器(40)沿线圈磁场X方向设置在所述非金属六面体工装块(70)的第四面的中心位置，所述第三面和所述第四面平行设置且垂直于所述第一面；将第五磁阻传感器(50)沿线圈磁场Y方向设置在所述非金属六面体工装块(70)的第五面的中心位置，将第六磁阻传感器(60)沿线圈磁场Y方向设置在所述非金属六面体工装块(70)的第六面的中心位置，所述第五面和所述第六面平行设置且同时垂直于所述第一面和所述第三面；
将所述非金属六面体工装块(70)固定在三维线圈(80)的中心位置，在所述三维线圈(80)的外部套上磁屏蔽桶(90)及端盖(100)；
为Z方向线圈提供激励电流并保持第一设定时长，断电并保持第一设定时长，重复上述过程第一设定次数后，根据所述第一磁阻传感器(10)和所述第二磁阻传感器(20)的磁场值计算获取Z方向线圈的磁场均匀性；为X方向线圈提供激励电流并保持第二设定时长，断电并保持第二设定时长，重复上述过程第二设定次数后，根据所述第三磁阻传感器(30)和所述第四磁阻传感器(40)的磁场值计算获取X方向线圈的磁场均匀性；为Y方向线圈提供激励电流并保持第三设定时长，断电并保持第三设定时长，重复上述过程第三设定次数后，根据所述第五磁阻传感器(50)和所述第六磁阻传感器(60)的磁场值计算获取Y方向线圈的磁场均匀性。
2.根据权利要求1所述的三维线圈磁场均匀性测试方法，其特征在于，为Z方向线圈提供激励电流并保持第一设定时长，断电并保持第一设定时长，重复上述过程第一设定次数后，根据所述第一磁阻传感器(10)和所述第二磁阻传感器(20)的磁场值计算获取Z方向线圈的磁场均匀性具体包括：
在第一周期内，为Z方向线圈提供激励电流并保持第一设定时长，断电并保持第一设定时长，依次采集所述第一周期内的所述第一磁阻传感器(10)的N1个磁场数据，根据所述第一磁阻传感器(10)的N1个磁场数据计算获取所述第一磁阻传感器(10)的第一周期平均分值；依次采集所述第一周期内的所述第二磁阻传感器(20)的B1个磁场数据，根据所述第二磁阻传感器(20)的B1个磁场数据计算获取所述第二磁阻传感器(20)的第一周期平均分值；
在第二周期内，为Z方向线圈提供激励电流并保持第一设定时长，断电并保持第一设定时长，依次采集所述第二周期内的所述第一磁阻传感器(10)的N2个磁场数据，根据所述第一磁阻传感器(10)的N2个磁场数据计算获取所述第一磁阻传感器(10)的第二周期平均分值；依次采集所述第二周期内的所述第二磁阻传感器(20)的B2个磁场数据，根据所述第二磁阻传感器(20)的B2个磁场数据计算获取所述第二磁阻传感器(20)的第二周期平均分值；
重复上述过程，依次求取所述第一磁阻传感器(10)的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第一设定次数周期平均分值，根据所述第一磁阻传感器(10)的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第一设定次数周期平均分值计算获取所述第一磁阻传感器(10)的平均值；依次求取所述第二磁阻传感器(20)的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第一设定次数周期平均分值，根据所述第二磁阻传感器(20)的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第一设定次数周期平均分值计算获取所述第二磁阻传感器(20)的平均值；
根据所述第一磁阻传感器(10)的平均值和所述第二磁阻传感器(20)的平均值计算获取所述Z方向线圈的磁场均匀性。
3.根据权利要求2所述的三维线圈磁场均匀性测试方法，其特征在于，所述Z方向线圈的磁场均匀性可根据或/>来获取，其中，Q1为所述第一磁阻传感器(10)的平均值，Q2为所述第二磁阻传感器(20)的平均值。
4.根据权利要求1所述的三维线圈磁场均匀性测试方法，其特征在于，为X方向线圈提供激励电流并保持第二设定时长，断电并保持第二设定时长，重复上述过程第二设定次数后，根据所述第三磁阻传感器(30)和所述第四磁阻传感器(40)的磁场值计算获取X方向线圈的磁场均匀性具体包括：
在第一周期内，为X方向线圈提供激励电流并保持第二设定时长，断电并保持第二设定时长，依次采集所述第一周期内的所述第三磁阻传感器(30)的M1个磁场数据，根据所述第三磁阻传感器(30)的M1个磁场数据计算获取所述第三磁阻传感器(30)的第一周期平均分值；依次采集所述第一周期内的所述第四磁阻传感器(40)的Z1个磁场数据，根据所述第四磁阻传感器(40)的Z1个磁场数据计算获取所述第四磁阻传感器(40)的第一周期平均分值；
在第二周期内，为X方向线圈提供激励电流并保持第二设定时长，断电并保持第二设定时长，依次采集所述第二周期内的所述第三磁阻传感器(30)的M2个磁场数据，根据所述第三磁阻传感器(30)的M2个磁场数据计算获取所述第三磁阻传感器(30)的第二周期平均分值；依次采集所述第二周期内的所述第四磁阻传感器(40)的Z2个磁场数据，根据所述第四磁阻传感器(40)的Z2个磁场数据计算获取所述第四磁阻传感器(40)的第二周期平均分值；
重复上述过程，依次求取所述第三磁阻传感器(30)的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第二设定次数周期平均分值，根据所述第三磁阻传感器(30)的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第二设定次数周期平均分值计算获取所述第三磁阻传感器(30)的平均值；依次求取所述第四磁阻传感器(40)的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第二设定次数周期平均分值，根据所述第四磁阻传感器(40)的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第二设定次数周期平均分值计算获取所述第四磁阻传感器(40)的平均值；
根据所述第三磁阻传感器(30)的平均值和所述第四磁阻传感器(40)的平均值计算获取所述X方向线圈的磁场均匀性。
5.根据权利要求4所述的三维线圈磁场均匀性测试方法，其特征在于，所述X方向线圈的磁场均匀性可根据或/>来获取，其中，Q3为所述第三磁阻传感器(30)的平均值，Q4为所述第四磁阻传感器(40)的平均值。
6.根据权利要求1所述的三维线圈磁场均匀性测试方法，其特征在于，为Y方向线圈提供激励电流并保持第三设定时长，断电并保持第三设定时长，重复上述过程第三设定次数后，根据所述第五磁阻传感器(50)和所述第六磁阻传感器(60)的磁场值计算获取Y方向线圈的磁场均匀性具体包括：
在第一周期内，为Y方向线圈提供激励电流并保持第三设定时长，断电并保持第三设定时长，依次采集所述第一周期内的所述第五磁阻传感器(50)的D1个磁场数据，根据所述第五磁阻传感器(50)的D1个磁场数据计算获取所述第五磁阻传感器(50)的第一周期平均分值；依次采集所述第一周期内的所述第六磁阻传感器(60)的F1个磁场数据，根据所述第六磁阻传感器(60)的F1个磁场数据计算获取所述第六磁阻传感器(60)的第一周期平均分值；
在第二周期内，为Y方向线圈提供激励电流并保持第三设定时长，断电并保持第三设定时长，依次采集所述第二周期内的所述第五磁阻传感器(50)的D2个磁场数据，根据所述第五磁阻传感器(50)的D2个磁场数据计算获取所述第五磁阻传感器(50)的第二周期平均分值；依次采集所述第二周期内的所述第六磁阻传感器(60)的F2个磁场数据，根据所述第六磁阻传感器(60)的F2个磁场数据计算获取所述第六磁阻传感器(60)的第二周期平均分值；
重复上述过程，依次求取所述第五磁阻传感器(50)的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第三设定次数周期平均分值，根据所述第五磁阻传感器(50)的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第三设定次数周期平均分值计算获取所述第五磁阻传感器(50)的平均值；依次求取所述第六磁阻传感器(60)的第三周期平均分值、第四周期平均分值…第三设定次数周期平均分值，根据所述第六磁阻传感器(60)的第一周期平均分值、第二周期平均分值…第三设定次数周期平均分值计算获取所述第六磁阻传感器(60)的平均值；
根据所述第五磁阻传感器(50)的平均值和所述第六磁阻传感器(60)的平均值计算获取所述Y方向线圈的磁场均匀性。
7.根据权利要求6所述的三维线圈磁场均匀性测试方法，其特征在于，所述Y方向线圈的磁场均匀性可根据或/>来获取，其中，Q5为所述第五磁阻传感器(50)的平均值，Q6为所述第六磁阻传感器(60)的平均值。
8.根据权利要求1所述的三维线圈磁场均匀性测试方法，其特征在于，在将六个三轴磁阻传感器设置在所述非金属六面体工装块(70)之前，所述三维线圈磁场均匀性测试方法还包括：将六个所述三轴磁阻传感器一一对应焊接在六个柔性PCB板上；任一所述三轴磁阻传感器通过其所对应的柔性PCB板固定设置在所述非金属六面体工装块(70)上。
9.一种三维线圈磁场均匀性测试***，其特征在于，所述三维线圈磁场均匀性测试***使用如权利要求1至8中任一项所述的三维线圈磁场均匀性测试方法进行线圈磁测均匀性测试。
10.根据权利要求9所述的三维线圈磁场均匀性测试***，其特征在于，所述三维线圈磁场均匀性测试***包括六个三轴磁阻传感器、非金属六面体工装块(70)、供电模块、控制器和处理器，六个三轴磁阻传感器一一对应安装在非金属六面体工装块(70)的六个面上，六个所述三轴磁阻传感器用于检测三维线圈的磁场数据，所述供电模块用于向三维线圈供电，所述控制器用于控制所述供电模块的供电时间，所述处理器用于根据第一磁阻传感器(10)和第二磁阻传感器(20)的磁场值计算获取Z方向线圈的磁场均匀性、根据第三磁阻传感器(30)和第四磁阻传感器(40)的磁场值计算获取X方向线圈的磁场均匀性以及根据第五磁阻传感器(50)和第六磁阻传感器(60)的磁场值计算获取Y方向线圈的磁场均匀性。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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