一种基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法及系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明提供一种基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法及系统，包括步骤S1、绕制梯度线圈；步骤S2、对梯度线圈进行室温标定，获取等效误差面积；步骤S3、根据梯度线圈室温标定的结果，调整可调线圈的面积和/或方向，重复步骤S2?S3，直至梯度线圈的误差面积小于等于预定误差面积阈值。本发明的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法及系统实现了对梯度计等效误差面积的有效校正；能够在室温下提高梯度计的平衡度，可操控性高。
【专利说明】
一种基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种误差面积校正方法及系统，特别是涉及一种基于室温标定的梯度 计等效误差面积校正方法及系统。
【背景技术】
[0002] 作为一种极高灵敏度的磁传感器，超导量子干涉器件（Superconducting Quantum Interference Device，SQUID)广泛地应用于生物磁、低场核磁共振、地球物理、无损检测等 微弱磁探测领域。
[0003] SQUID微弱磁探测面临的主要挑战之一就是抑制强大的环境磁场。以生物磁信号 为例，心磁和脑磁的典型强度分为几十PT和百fT量级，而环境磁场非常强，如地球磁场的典 型强度为30~50μΤ，城市环境磁场的变化也达到了数百ηΤ。为了有效地抑制环境磁场，除了 高性能的磁屏蔽室，目前最常使用的噪声抑制方案是梯度计技术。因此，SQUID硬件梯度计 技术得到了广泛的使用，尤其在无屏蔽环境条件下。
[0004] 目前，在SQUID梯度计中，使用最为广泛的是线绕轴向梯度计。其中，两个线绕的磁 强计反向串接即构成一阶梯度计。通常把距离信号源较近的线圈称为接收线圈，距离信号 源较远的线圈称为补偿线圈。根据探测梯度的不同，其阶数有一阶、二阶、更高阶等。以一阶 梯度计为例，理想情况下，一阶梯度计只对磁场的一阶梯度产生响应，二阶梯度计只对磁场 的二阶梯度产生影响，以此类推。然而，实际制备工程中，由于机械加工、绕制工艺的等误 差，梯度计不可避免地存在不平衡性，从而不可避免地会对均匀场及低阶梯度场产生响应， 极大地降低了梯度计的噪声抑制性能。
[0005] 实际环境中，均匀场的强度最大，其不平衡度对梯度计噪声响应的贡献最大。根据 梯度计的磁通传输原理，梯度计的均匀场不平衡度可以等效为一个误差面积系数，即误差 面积与探测线圈面积之比。误差面积越小，梯度计的平衡度越高。
[0006] 由于梯度计工作于液氦温度，无法直接在低温下进行直接校正。在实际应用中，通 常增加磁强计参考来补偿梯度计的均匀场响应。此方法虽然有效，但具有以下不足：
[0007] 1)通道数的增加给检测系统带来了一定的复杂性；
[0008] 2)在比较嘈杂的环境下，为保证梯度通道和参考通道的正常工作，需要有大的动 态范围，这样势必需要增加梯度计的硬件平衡性以及减小参考磁强计的灵敏度，从而导致 系统整体灵敏度的降低，并对梯度计的硬件平衡性提出了更高的要求。
[0009] 因此，如何提高梯度计的硬件平衡度成为一个热点研究课题。
【发明内容】
[0010] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于室温标定的梯度 计等效误差面积校正方法及系统，在梯度计绕制过程中，在最后一匝补偿线圈的上方沿相 同轴向绕制一个可调线圈，通过调整可调线圈的面积大小和方向对梯度计误差面积进行补 偿，并进行室温标定，再根据室温标定结果对可调线圈的面积进行调整，以实现最小的标定 输出，从而有效提高梯度计的硬件平衡度。
[0011] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于室温标定的梯度计等效误 差面积校正方法，包括以下步骤:步骤si、绕制梯度线圈，所述梯度线圈包括具有同一轴向 的接收线圈和补偿线圈，以及位于最后一匝补偿线圈的上方沿所述接收线圈和所述补偿线 圈的相同轴向绕制的可调线圈；步骤S2、对梯度线圈进行室温标定，获取等效误差面积;步 骤S3、根据梯度线圈室温标定的结果，调整可调线圈的面积和/或方向，重复步骤S2-S3,直 至梯度线圈的误差面积小于等于预定误差面积阈值。
[0012] 根据上述的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法，其中：所述步骤Sl中， 绕制梯度线圈包括以下步骤：
[0013] 11)设置线圈支架，并在线圈支架的一端绕制接收线圈；
[0014] 12)在接收线圈的最后一匝上引出垂直于接收线圈表面的双绞线；
[0015] 13)在双绞线的另一端绕线圈支架绕制补偿线圈，且补偿线圈与接收线圈的轴向 相同，绕制方向相反；
[0016] 14)将双绞线继续沿垂直于补偿线圈的方向引出，并在距离补偿线圈一定距离的 上方沿接收线圈和补偿线圈的相同轴向绕制可调线圈；
[0017] 15)将双绞线继续沿垂直于可调线圈表面的方向引出。
[0018] 进一步地，根据上述的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法，其中：步骤 14)中，所述一定距离小于等于10mm。
[0019] 根据上述的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法，其中：所述步骤S2包 括以下步骤：
[0020] 21)以螺线管作为均匀磁场源，利用电磁感应进行输出信号计算，梯度线圈的感应 电动势ε表示为ε= ωμ〇ηΙ〇Δ Seltn，其中ω为给定一定频率的正弦信号的频率，μ〇为真空中 磁导率，η为单位长度螺线管的匝数，Io为螺线管中的电流，AS为梯度线圈等效误差面积；
[0021] 22)利用信号发生器、驱动电路、螺线管、梯度计、示波器及锁相放大器搭建标定测 试系统，其中示波器监测螺线管电流，锁相放大器检测梯度计输出信号；在一定的频率下， 改变信号幅度，记录相应示波器及锁相放大器的电压信号；
[0022] 23)根据测量的示波器监控螺线管支路参考电阻1的电压Vm和锁相放大器检测梯 度线圈的感应电压信号I，线性拟合以确定两电压的系数关系为l = aVm+b，其中a为直线斜 率，b为偏移量；
[0023] 利用计算的感应电动势和监控电压对应的电阻Rm，得
[0024] 12 2 其中，梯度线圈置于螺线管的轴向中心位置，使螺线管和梯度线圈的轴向方向一 致，信号发生器与恒压源驱动电路相连接，恒压源驱动电路又分别与螺线管连接和示波器 连接，输入一定频率ω的电压信号到恒压源驱动电路中，驱动螺线管产生相应的均匀磁场。 [0027]根据上述的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法，其中：所述步骤S3中， 在二次及以后调整可调线圈的面积和/或方向时，若当前等效误差面积大于首次室温标定 获取的等效误差面积，则改变可调线圈的方向后再根据室温标定结果，增大或减小可调线 圈的面积;若当前等效误差面积小于首次室温标定获取的等效误差面积，则直接根据室温 标定结果，增大或减小可调线圈的面积。
[0028] 同时，本发明还提供一种基于室温标定的梯度计等效误差面积校正系统，包括线 圈绕制模块、室温标定模块和调整模块；
[0029] 所述线圈绕制模块用于绕制梯度线圈，所述梯度线圈包括具有同一轴向的接收线 圈和补偿线圈，以及位于最后一匝补偿线圈的上方沿接收线圈和补偿线圈的相同轴向绕制 的可调线圈；
[0030] 所述室温标定模块用于对所述梯度线圈进行室温标定，获取等效误差面积；
[0031] 所述调整模块用于根据梯度线圈室温标定的结果，调整所述可调线圈的面积和/ 或方向，重复对所述梯度线圈进行室温标定，直至所述梯度线圈的误差面积小于等于预定 误差面积阈值。
[0032] 根据上述的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正系统，其中：所述绕制模块 中，绕制梯度线圈包括以下步骤：
[0033] 11)设置线圈支架，并在线圈支架的一端绕制接收线圈；
[0034] 12)在接收线圈的最后一匝上引出垂直于接收线圈表面的双绞线；
[0035] 13)在双绞线的另一端绕线圈支架绕制补偿线圈，且补偿线圈与接收线圈的轴向 相同，绕制方向相反；
[0036] 14)将双绞线继续沿垂直于补偿线圈的方向引出，并在距离补偿线圈一定距离的 上方沿接收线圈和补偿线圈的相同轴向绕制可调线圈；
[0037] 15)将双绞线继续沿垂直于可调线圈表面的方向引出。
[0038] 进一步地，根据上述的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正系统，其中：步骤 14)中，所述一定距离小于等于10mm。
[0039] 根据上述的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正系统，其中：所述室温标定 模块通过以下步骤对所述梯度线圈进行室温标定，获取等效误差面积：
[0040] 21)以螺线管作为均匀磁场源，利用电磁感应进行输出信号计算，梯度线圈的感应 电动势ε表示为ε= ωμ〇ηΙο Δ Seltn，其中ω为给定一定频率的正弦信号的频率,μ〇为真空中 磁导率，η为单位长度螺线管的匝数，Io为螺线管中的电流，AS为梯度线圈等效误差面积；
[0041] 22)利用信号发生器、驱动电路、螺线管、梯度计、示波器及锁相放大器搭建标定测 试系统，其中示波器监测螺线管电流，锁相放大器检测梯度计输出信号；在一定的频率下， 改变信号幅度，记录相应示波器及锁相放大器的电压信号；
[0042] 23)根据测量的示波器监控螺线管支路参考电阻1的电压Vm和锁相放大器检测梯 度线圈的感应电压信号I，线性拟合以确定两电压的系数关系为l = aVm+b，其中a为直线斜 率，b为偏移量；
[0043] 利用计算的感应电动势和监控电压对应的电阻Rm，得
[0044]
[0045]得到等效误差面积为
。
[0046]其中，梯度线圈置于螺线管的轴向中心位置，使螺线管和梯度线圈的轴向方向一 致，信号发生器与恒压源驱动电路相连接，恒压源驱动电路又分别与螺线管连接和示波器 连接，输入一定频率ω的电压信号到恒压源驱动电路中，驱动螺线管产生相应的均匀磁场。 [0047]根据上述的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正系统，其中：所述调整模块 中，在二次及以后调整可调线圈的面积和/或方向时，若当前等效误差面积大于首次室温标 定获取的等效误差面积，则改变可调线圈的方向后再根据室温标定结果，增大或减小可调 线圈的面积;若当前等效误差面积小于首次室温标定获取的等效误差面积，则直接根据室 温标定结果，增大或减小可调线圈的面积。
[0048]如上所述，本发明的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法及系统，具有 以下有益效果：
[0049] (1)实现了对梯度计等效误差面积的有效校正；
[0050] (2)能够在室温下提高梯度计的平衡度；
[0051 ] (3)可操控性高。
【附图说明】
[0052]图1显示为本发明的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法的流程图； [0053]图2显示为本发明的梯度线圈的结构示意图；
[0054]图3显示为本发明的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正系统的结构示意 图。
[0055] 元件标号说明 [0056] 1 线圈支架
[0057] 2 接收线圈
[0058] 3 补偿线圈
[0059] 4 可调线圈
[0060] 5 双绞线
[0061] 31 线圈绕制模块
[0062] 32 室温标定模块
[0063] 33 调整模块
【具体实施方式】
[0064] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施 例中的特征可以相互组合。
[0065]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构 想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸 绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也 可能更为复杂。
[0066]本发明的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法及系统中，在梯度计绕制 过程中，在最后一匝补偿线圈的上方沿相同轴向绕制一个可调线圈，通过调整可调线圈的 面积大小和方向对梯度计误差面积进行补偿，并进行室温标定，再根据室温标定结果对可 调线圈的面积进行调整，直到获得预定误差面积阈值。
[0067]参照图1，本发明的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法包括以下步骤：
[0068] 步骤Sl、绕制梯度线圈，该梯度线圈包括具有同一轴向的接收线圈和补偿线圈，以 及位于最后一匝补偿线圈的上方沿接收线圈和补偿线圈的相同轴向绕制的可调线圈。
[0069] 绕制梯度线圈时，在传统梯度线圈绕制工艺的过程中，需额外绕制一个可调线圈。 该可调线圈的方向与梯度线圈轴向一致，处于梯度线圈最上面一匝补偿线圈的正上方，于 线圈向上输出双绞线的中间预留。初始预留时，小线圈开口保持扁平，尽量减小本身面积。
[0070] 如图2所示，绕制梯度线圈包括以下步骤：
[0071] 11)设置线圈支架1，并在线圈支架1的一端绕制接收线圈2。
[0072] 12)在接收线圈2的最后一匝上引出垂直于接收线圈2表面的双绞线5。
[0073] 13)在双绞线5的另一端绕线圈支架绕制补偿线圈3,且补偿线圈3与接收线圈2的 轴向相同，绕制方向相反。
[0074] 14)将双绞线5继续沿垂直于补偿线圈3的方向引出，并在距离补偿线圈3-定距离 的上方沿接收线圈2和补偿线圈3的相同轴向绕制可调线圈4。
[0075]该步骤中，可调线圈4的绕制方向可以与接收线圈2相同，也可以与补偿线圈3相 同。
[0076] 一般而言，一定距离越接近补偿线圈3越好。优选地，一定距离小于等于10mm。
[0077] 15)将双绞线5继续沿垂直于可调线圈4表面的方向引出。
[0078] 步骤S2、对梯度线圈进行室温标定，获取等效误差面积。
[0079] 其中，对梯度线圈进行室温标定时，在室温下利用螺线管产生一定频率的均匀磁 场，该均匀磁场在梯度线圈中产生一定频率的电压信号，利用锁相放大原理进行微弱信号 的提取，以实现面积误差系数的标定。
[0080] 具体地，步骤S2包括以下步骤：
[00811 21)梯度线圈感应电动势理论计算。
[0082]其中，以螺线管作为均匀磁场源，利用电磁感应进行输出信号计算，梯度线圈的感 应电动势ε表示为ε= ωμ〇ηΙ〇Δ Se1CJt，ω为给定一定频率的正弦信号的频率，μ〇为真空中磁 导率，η为单位长度螺线管的匝数，Io为螺线管中的电流，AS为梯度线圈等效误差面积。 [0083] 22)测试系统搭建及测量。
[0084] 具体地，利用信号发生器、驱动电路、螺线管、梯度计、示波器及锁相放大器搭建标 定测试系统，其中示波器监测螺线管电流，锁相放大器检测梯度计输出信号;在一定的频率 下，改变信号幅度，记录相应示波器及锁相放大器的电压信号。
[0085] 23)电压线性拟合和梯度线圈等效误差面积计算。
[0086] 首先，根据测量的示波器监控螺线管支路参考电阻Rm的电压Vm和锁相放大器检测 梯度线圈的感应电压信号I，线性拟合以确定两电压的系数关系为l = aVm+b，其中a为直线
[0088] 斜率，b为偏移量；[0087] 其次，利用理论计算的感应电动势和监控电压对应的电阻Rm，得
[0089]
[0090]已知梯度计探测线圈的面积S，则计算等效误差面积系数为
[0091]在标定测试系统中梯度线圈置于螺线管的轴向中心位置，使螺线管和梯度线圈的 轴向方向一致，信号发生器与恒压源驱动电路相连接，恒压源驱动电路又分别与螺线管连 接和示波器连接，输入一定频率ω的电压信号到恒压源驱动电路中，驱动螺线管产生相应 的均匀磁场;示波器监控螺线管支路参考电阻R m的电压Vm;以信号发生器输出信号为锁相放 大器的参考信号，采用锁相放大器检测梯度线圈的感应电压信号Vu测量过程中，在一定的 频率下，改变信号发生器的电压，测量一组监控电压V m及锁相放大器检测梯度线圈的感应 电压信号Vl。
[0092] 步骤S3、根据梯度线圈室温标定的结果，调整可调线圈的面积和/或方向，重复步 骤S2-S3,直至梯度线圈的误差面积小于等于预定误差面积阈值。
[0093] 具体地，首次调整可调线圈的面积和/或方向时，可试探性地对可调线圈的面积 和/或方向进行调整。在二次及以后调整可调线圈的面积和/或方向时，若当前等效误差面 积大于首次室温标定获取的等效误差面积，则改变可调线圈的方向后再根据室温标定结 果，增大或减小可调线圈的面积;若当前等效误差面积小于首次室温标定获取的等效误差 面积，则直接根据室温标定结果，增大或减小可调线圈的面积。
[0094] 例如，设定补偿线圈的面积为S1，接收线圈的面积为So,可调线圈的面积为S'，则等 效误差面积可表示为ASiSi+S'-So。在理想状态下，需要使得AS无限接近于零。但是，在实 际校正过程中，需要设定一个预定误差面积阈值，当校正后得到的等效误差面积小于等于 该预定误差面积阈值时，则表示校正结束。通常，选取预定误差面积为接收线圈面积的万分 之一以下。
[0095] 根据实验结果，不采用的本发明的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法 的情况下，梯度计等效误差面积与接收线圈的面积比大约在1:1000左右，而采用本发明的 基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法后，梯度计等效误差面积与接收线圈的面积 比大约在1:50000左右，从而极大地提高了梯度计的硬件平衡度。
[0096]参照图3,本发明的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正系统包括线圈绕制 丰旲块31、室温标定_旲块32和调整_旲块33。
[0097]线圈绕制模块31用于绕制梯度线圈，该梯度线圈包括具有同一轴向的接收线圈和 补偿线圈，以及位于最后一匝补偿线圈的上方沿接收线圈和补偿线圈的相同轴向绕制的可 调线圈。
[0098]绕制梯度线圈时，在传统梯度线圈绕制工艺的过程中，需额外绕制一个可调线圈。 该可调线圈的方向与梯度线圈轴向一致，处于梯度线圈最上面一匝补偿线圈的正上方，于 线圈向上输出双绞线的中间预留。初始预留时，小线圈开口保持扁平，尽量减小本身面积。
[0099] 如图2所示，绕制梯度线圈包括以下步骤：
[0100] 11)设置线圈支架1，并在线圈支架1的一端绕制接收线圈2。
[0101] 12)在接收线圈2的最后一匝上引出垂直于接收线圈2表面的双绞线5。
[0102] 13)在双绞线5的另一端绕线圈支架绕制补偿线圈3,且补偿线圈3与接收线圈2的 轴向相同，绕制方向相反。
[0103] 14)将双绞线5继续沿垂直于补偿线圈3的方向引出，并在距离补偿线圈3-定距离 的上方沿接收线圈2和补偿线圈3的相同轴向绕制可调线圈4。
[0104] 该步骤中，可调线圈4的绕制方向可以与接收线圈2相同，也可以与补偿线圈3相 同。
[0105] 一般而言，一定距离越接近补偿线圈3越好。优选地，一定距离小于等于10mm。
[0106] 15)将双绞线5继续沿垂直于可调线圈4表面的方向引出。
[0107] 室温标定模块32与线圈绕制模块31相连，用于对梯度线圈进行室温标定，获取等 效误差面积。
[0108] 其中，对梯度线圈进行室温标定时，在室温下利用螺线管产生一定频率的均匀磁 场，该均匀磁场在梯度线圈中产生一定频率的电压信号，利用锁相放大原理进行微弱信号 的提取，以实现面积误差系数的标定。
[0109] 具体地，室温标定模块32采用以下步骤对梯度线圈进行室温标定，获取等效误差 面积：
[0110] 21)梯度线圈感应电动势理论计算。
[0111] 其中，以螺线管作为均匀磁场源，利用电磁感应进行输出信号计算，梯度线圈的感 应电动势ε表示为ε= ωμοηΙοΔ Se1CJt，ω为给定一定频率的正弦信号的频率，μ〇为真空中磁 导率，η为单位长度螺线管的匝数，Io为螺线管中的电流，AS为梯度线圈等效误差面积。
[0112] 22)测试系统搭建及测量。
[0113] 具体地，利用信号发生器、驱动电路、螺线管、梯度计、示波器及锁相放大器搭建标 定测试系统，其中示波器监测螺线管电流，锁相放大器检测梯度计输出信号;在一定的频率 下，改变信号幅度，记录相应示波器及锁相放大器的电压信号。
[0114] 23)电压线性拟合和梯度线圈等效误差面积计算。
[0115] 首先，根据测量的示波器监控螺线管支路参考电阻Rm的电压Vm和锁相放大器检测 梯度线圈的感应电压信号I，线性拟合以确定两电压的系数关系为l = aVm+b，其中a为直线 斜率，b为偏移量；
[0116] 其次，利用理论计算的感应电动势和监控电压对应的电阻Rm，得
[0117]
[0118]
[0119]已知梯度计探测线圈的面积S，则计算等效误差面积系数为
[0120] 在标定测试系统中梯度线圈置于螺线管的轴向中心位置，使螺线管和梯度线圈的 轴向方向一致，信号发生器与恒压源驱动电路相连接，恒压源驱动电路又分别与螺线管连 接和示波器连接，输入一定频率ω的电压信号到恒压源驱动电路中，驱动螺线管产生相应 的均匀磁场;示波器监控螺线管支路参考电阻R m的电压Vm;以信号发生器输出信号为锁相放 大器的参考信号，采用锁相放大器检测梯度线圈的感应电压信号Vu测量过程中，在一定的 频率下，改变信号发生器的电压，测量一组监控电压V m及锁相放大器检测梯度线圈的感应 电压信号Vl。
[0121] 调整模块33与室温标定模块32相连，用于根据梯度线圈室温标定的结果，调整可 调线圈的面积和/或方向，重复对梯度线圈进行室温标定，直至梯度线圈的误差面积小于等 于预定误差面积阈值。
[0122] 具体地，首次调整可调线圈的面积和/或方向时，可试探性地对可调线圈的面积 和/或方向进行调整。在二次及以后调整可调线圈的面积和/或方向时，若当前等效误差面 积大于首次室温标定获取的等效误差面积，则改变可调线圈的方向后再根据室温标定结 果，增大或减小可调线圈的面积;若当前等效误差面积小于首次室温标定获取的等效误差 面积，则直接根据室温标定结果，增大或减小可调线圈的面积。
[0123] 综上所述，本发明的基于室温标定的梯度计等效误差面积校正方法及系统实现了 对梯度计等效误差面积的有效校正；能够在室温下提高梯度计的平衡度，可操控性高。所 以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0124] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种基于室溫标定的梯度计等效误差面积校正方法，其特征在于:包括W下步骤： 步骤S1、绕制梯度线圈，所述梯度线圈包括具有同一轴向的接收线圈和补偿线圈，W及 位于最后一应补偿线圈的上方沿所述接收线圈和所述补偿线圈的相同轴向绕制的可调线 圈； 步骤S2、对梯度线圈进行室溫标定，获取等效误差面积； 步骤S3、根据梯度线圈室溫标定的结果，调整可调线圈的面积和/或方向，重复步骤S2- S3,直至梯度线圈的误差面积小于等于预定误差面积阔值。2. 根据权利要求1所述的基于室溫标定的梯度计等效误差面积校正方法，其特征在于： 所述步骤S1中，绕制梯度线圈包括W下步骤： 11) 设置线圈支架，并在线圈支架的一端绕制接收线圈； 12) 在接收线圈的最后一应上引出垂直于接收线圈表面的双绞线； 13) 在双绞线的另一端绕线圈支架绕制补偿线圈，且补偿线圈与接收线圈的轴向相同， 绕制方向相反； 14) 将双绞线继续沿垂直于补偿线圈的方向引出，并在距离补偿线圈一定距离的上方 沿接收线圈和补偿线圈的相同轴向绕制可调线圈； 15) 将双绞线继续沿垂直于可调线圈表面的方向引出。3. 根据权利要求2所述的基于室溫标定的梯度计等效误差面积校正方法，其特征在于： 步骤14)中，所述一定距离小于等于10mm。4. 根据权利要求1所述的基于室溫标定的梯度计等效误差面积校正方法，其特征在于： 所述步骤S2包括W下步骤： 21. W螺线管作为均匀磁场源，利用电磁感应进行输出信号计算，梯度线圈的感应电动 势ε表示为6 = ，其中W为给定一定频率的正弦信号的频率，叫为真空中磁导 率，η为单位长度螺线管的应数，1〇为螺线管中的电流，AS为梯度线圈等效误差面积； 22) 利用信号发生器、驱动电路、螺线管、梯度计、示波器及锁相放大器搭建标定测试系 统，其中示波器监测螺线管电流，锁相放大器检测梯度计输出信号；在一定的频率下，改变 信号幅度，记录相应示波器及锁相放大器的电压信号； 23) 根据测量的示波器监控螺线管支路参考电阻Rm的电压Vm和锁相放大器检测梯度线 圈的感应电压信号化，线性拟合W确定两电压的系数关系为化= aVm+b，其中a为直线斜率，b 为偏移量； 利用计算的感应电动势和监控电压对应的电阻Rm，得得到等效误差面积夫其中，梯度线圈置于螺线管的轴向中屯、位置，使螺线管和梯度线圈的轴向方向一致，信 号发生器与恒压源驱动电路相连接，恒压源驱动电路又分别与螺线管连接和示波器连接， 输入一定频率ω的电压信号到恒压源驱动电路中，驱动螺线管产生相应的均匀磁场。5. 根据权利要求1所述的基于室溫标定的梯度计等效误差面积校正方法，其特征在于： 所述步骤S3中，在二次及W后调整可调线圈的面积和/或方向时，若当前等效误差面积大于 首次室溫标定获取的等效误差面积，则改变可调线圈的方向后再根据室溫标定结果，增大 或减小可调线圈的面积;若当前等效误差面积小于首次室溫标定获取的等效误差面积，贝U 直接根据室溫标定结果，增大或减小可调线圈的面积。6. -种基于室溫标定的梯度计等效误差面积校正系统，其特征在于:包括线圈绕制模 块、室溫标定模块和调整模块； 所述线圈绕制模块用于绕制梯度线圈，所述梯度线圈包括具有同一轴向的接收线圈和 补偿线圈，W及位于最后一应补偿线圈的上方沿接收线圈和补偿线圈的相同轴向绕制的可 调线圈； 所述室溫标定模块用于对所述梯度线圈进行室溫标定，获取等效误差面积； 所述调整模块用于根据梯度线圈室溫标定的结果，调整所述可调线圈的面积和/或方 向，重复对所述梯度线圈进行室溫标定，直至所述梯度线圈的误差面积小于等于预定误差 面积阔值。7. 根据权利要求6所述的基于室溫标定的梯度计等效误差面积校正系统，其特征在于： 所述绕制模块中，绕制梯度线圈包括W下步骤： 11) 设置线圈支架，并在线圈支架的一端绕制接收线圈； 12) 在接收线圈的最后一应上引出垂直于接收线圈表面的双绞线； 13) 在双绞线的另一端绕线圈支架绕制补偿线圈，且补偿线圈与接收线圈的轴向相同， 绕制方向相反； 14) 将双绞线继续沿垂直于补偿线圈的方向引出，并在距离补偿线圈一定距离的上方 沿接收线圈和补偿线圈的相同轴向绕制可调线圈； 15) 将双绞线继续沿垂直于可调线圈表面的方向引出。8. 根据权利要求7所述的基于室溫标定的梯度计等效误差面积校正系统，其特征在于： 步骤14)中，所述一定距离为小于等于10mm。9. 根据权利要求6所述的基于室溫标定的梯度计等效误差面积校正系统，其特征在于： 所述室溫标定模块通过W下步骤对所述梯度线圈进行室溫标定，获取等效误差面积： 21. W螺线管作为均匀磁场源，利用电磁感应进行输出信号计算，梯度线圈的感应电动 势ε表示天，其中ω为给定一定频率的正弦信号的频率，μ〇为真空中磁导 率，η为单位长度螺线管的应数，1〇为螺线管中的电流，AS为梯度线圈等效误差面积； 22) 利用信号发生器、驱动电路、螺线管、梯度计、示波器及锁相放大器搭建标定测试系 统，其中示波器监测螺线管电流，锁相放大器检测梯度计输出信号；在一定的频率下，改变 信号幅度，记录相应示波器及锁相放大器的电压信号； 23) 根据测量的示波器监控螺线管支路参考电阻Rm的电压Vm和锁相放大器检测梯度线 圈的感应电压信号化，线性拟合W确定两电压的系数关系为化= aVm+b，其中a为直线斜率，b 为偏移量； 利用计算的感应电动势和监控电压对应的电阻Rm，得得到等效误差面积为其中，梯度线圈置于螺线管的轴向中屯、位置，使螺线管和梯度线圈的轴向方向一致，信 号发生器与恒压源驱动电路相连接，恒压源驱动电路又分别与螺线管连接和示波器连接， 输入一定频率ω的电压信号到恒压源驱动电路中，驱动螺线管产生相应的均匀磁场。10.根据权利要求6所述的基于室溫标定的梯度计等效误差面积校正系统，其特征在 于:所述调整模块中，在二次及W后调整可调线圈的面积和/或方向时，若当前等效误差面 积大于首次室溫标定获取的等效误差面积，则改变可调线圈的方向后再根据室溫标定结 果，增大或减小可调线圈的面积;若当前等效误差面积小于首次室溫标定获取的等效误差 面积，则直接根据室溫标定结果，增大或减小可调线圈的面积。
【文档编号】G01R33/035GK105842636SQ201610164966
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】张树林, 李华, 张朝祥, 王永良, 谢晓明
【申请人】中国科学院上海微系统与信息技术研究所