構(gòu)原理圖。
[0027] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例二中腦磁信號(hào)探頭的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0028] 圖例說明：1、腦磁信號(hào)探頭；11、非晶絲；12、拾取線圈；13、反饋線圈；14、校零線 圈；2、傳感器外圍電路；21、脈沖發(fā)生器；22、限流電阻；23、差分放大電路；24、檢測單元； 241、模擬開關(guān);242、充電電容;243、低通濾波器;25、反饋與偏置電路;251、加法器;253、ν/? 轉(zhuǎn)換器;254、偏置電壓源;255、電位器;3、腦磁信號(hào)接收模塊;4、信號(hào)采集器;5、腦磁檢測探 頭帽；51、腦磁信號(hào)傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 實(shí)施例一；
[0030] 如圖1所示，本實(shí)施例的基于GMI效應(yīng)的腦磁信號(hào)探頭包括布置在同一個(gè)平面上且 呈直條狀的至少Ξ組非晶絲11，每一組非晶絲11包括一根非晶絲11，任意相鄰兩組非晶絲 11之間形成夾角，每一組非晶絲11上套設(shè)有拾取線圈12,此外每一組非晶絲11中也可W根 據(jù)需要兩根或者兩根W上的非晶絲11。本實(shí)施例包括布置在同一個(gè)平面上且呈直條狀的至 少Ξ組非晶絲11，任意相鄰兩組非晶絲11之間形成夾角，若進(jìn)行平面磁場的測量，則只需要 進(jìn)行兩次測量就可W得到該平面上空間磁場的分布，不僅包括磁場的大小，還包括磁場的 方向，因此只需要對(duì)腦磁信號(hào)探頭進(jìn)行一次轉(zhuǎn)動(dòng)，就可W獲得某一空間點(diǎn)的完整空間磁場 信息。在測量一個(gè)平面上磁場的強(qiáng)度值，按照矢量合成的平行四邊形法則可W得出，只需要 兩根非平行的非晶絲11上磁場分量的矢量值就可W合成平面磁場的矢量值。在使用非晶絲 11進(jìn)行磁場的測量，必然會(huì)存在相應(yīng)的誤差，因?yàn)樵诜瞧帘蔚那闆r下，空間中很難存在勻強(qiáng) 磁場，即任何不重合空間兩點(diǎn)磁場都存在不一致性。在本實(shí)施例中，由于相鄰的兩組非晶絲 11間形成夾角，Ξ個(gè)方向的Ξ組非晶絲11所獲得的數(shù)據(jù)，存在著冗余量，因此能夠?yàn)檫M(jìn)一步 采用合適的數(shù)據(jù)處理方法減少最終探測結(jié)果的誤差提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此能實(shí)現(xiàn)"即插即用" 和"隨時(shí)可用"的大腦活動(dòng)狀態(tài)檢測、提高腦機(jī)接口實(shí)用性，將腦機(jī)接口拓展到實(shí)際應(yīng)用中， 具有準(zhǔn)備快速、使用簡單的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)施例中在測量一個(gè)平面上磁場的強(qiáng)度值，按照矢量合 成的平行四邊形法則可W得出，只需要兩個(gè)非平行的兩組非晶絲11檢測到磁場分量的矢量 值就可W合成平面磁場的矢量值，因此只要Ξ組非晶絲11中相鄰的兩組非晶絲11間形成夾 角，即可滿足Ξ組非晶絲11檢測的磁場信號(hào)互成冗余的要求，即可W根據(jù)Ξ個(gè)方向非晶絲 測量出的磁場強(qiáng)度值進(jìn)行有效組合，選取有效組合進(jìn)行平面磁場的合成。選擇其中兩個(gè)拾 取線圈12輸出信號(hào)經(jīng)處理后的差分值構(gòu)成該組非晶絲11輸出的腦磁信號(hào)，能夠消除均一遠(yuǎn) 場（即地磁場等均一磁場）的影響，獲得近場（即腦磁信號(hào)）的信號(hào)，減少外部磁場對(duì)拾取線 圈的干擾，提升磁場檢查的精確度，具有檢測精度高、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。
[0031] 如圖1所示，本實(shí)施例中任意相鄰兩組非晶絲11之間形成60°夾角，使Ξ組非晶絲 11排列呈正Ξ角形狀。Ξ組非晶絲11Ξ者排列布置呈正Ξ角形狀，改進(jìn)了傳統(tǒng)磁傳感器的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)的一維方向放置非晶絲結(jié)構(gòu)改進(jìn)為二維平面結(jié)構(gòu)一一將Ξ組非晶絲11布 置在同一個(gè)平面，使之成正Ξ角形分布，相鄰的兩組非晶絲11間形成60度夾角，使得任意兩 個(gè)相鄰的兩組非晶絲11上磁場分量的矢量值合成得到的平面磁場的矢量值強(qiáng)度最大，從而 將大大提高使用非晶絲11進(jìn)行腦磁信號(hào)檢測的精度。在使用非晶絲進(jìn)行磁場的測量，必然 會(huì)存在相應(yīng)的誤差，因?yàn)樵诜瞧帘蔚那闆r下，空間中很難存在勻強(qiáng)磁場，即任何不重合空間 兩點(diǎn)磁場都存在不一致性。本實(shí)施例中，Ξ組非晶絲11排列呈正Ξ角形狀，W確保通過對(duì)拾 取線圈12的測量值經(jīng)處理后做差分，消除均一遠(yuǎn)場（即地磁場等均一磁場）的影響，獲得近 場（即腦磁信號(hào)）的信號(hào)。一般而言，在測量的過程中拾取線圈12應(yīng)靠近變化的磁場源，作為 參考線圈的拾取線圈12應(yīng)遠(yuǎn)離變化磁場源，運(yùn)樣消除均一遠(yuǎn)場的影響的效果越好，但是實(shí) 際應(yīng)用時(shí)拾取線圈12的放置還和實(shí)際環(huán)境磁場分布有一定的關(guān)系。
[0032] 如圖1和圖2所示，本實(shí)施例在進(jìn)行檢測時(shí)，W兩個(gè)拾取線圈12作為參考線圈，剩余 的一個(gè)拾取線圈I2用于采集信號(hào)，分別檢測得到的磁場矢量為琴、是、蜀，其中馬、是為 兩個(gè)參考線圈測得的磁場，將?、ζ進(jìn)行矢量合成得到場強(qiáng)哀，對(duì)其進(jìn)行正交分解，即對(duì)場 強(qiáng)玄進(jìn)行沿著剩余的一個(gè)拾取線圈12的方向和垂直于剩余的一個(gè)拾取線圈12方向進(jìn)行分 解，運(yùn)樣可W得到分量？，將萃與歹作差即可得到所測的動(dòng)態(tài)磁場變化。此外，還可W進(jìn)一 步采用合適的數(shù)據(jù)處理方法(例如最小二乘法）W有效的減少最終探測結(jié)果的誤差。本實(shí)施 例中，每一個(gè)非晶絲11的兩端均設(shè)有接線接頭。
[0033] 本實(shí)施例中通過拾取線圈12來檢測腦磁信號(hào)是基于均一磁場的假設(shè)的，基于該假 設(shè)，在無外界磁場變化時(shí)兩個(gè)拾取線圈12之間輸出信號(hào)的差分值為0。但是考慮到在現(xiàn)實(shí)中 很難獲得均一磁場，所W腦磁檢測的拾取線圈12的差分值在無外界磁場變化時(shí)輸出并不為 零。本實(shí)施例中，至少一組非晶絲11上套設(shè)有反饋線圈13,通過反饋線圈13能夠增加磁場檢 測的動(dòng)態(tài)范圍，反饋線圈13用于調(diào)節(jié)在無外界磁場變化時(shí)使兩個(gè)拾取線圈12輸出信號(hào)的差 分值輸出結(jié)果為0。
[0034] 此外很多時(shí)候，待檢測磁場Hex的范圍偏離于非晶絲11的最佳工作區(qū)，此時(shí)若僅僅 采用反饋的設(shè)計(jì)方案，由于反饋本質(zhì)是一個(gè)縮放的效果，所w單獨(dú)的反饋并不能夠?qū)⒋郎y 磁場的范圍完全涵蓋在最佳工作區(qū)內(nèi)。此時(shí)若不采取一定措施，則將存在部分范圍的待測 磁場測量效果較差的情況。針對(duì)上述情況，本實(shí)施例采用了增加偏置線圈的方案，校零線圈 14即為偏置線圈。本實(shí)施例中，至少一組非晶絲11上套設(shè)有校零線圈14,通過對(duì)校零線圈14 施加電源激勵(lì)即可產(chǎn)生校零磁場，一方面可W調(diào)節(jié)校零磁場使非晶絲工作在最佳線性區(qū) 域，另一方面可W調(diào)節(jié)傳感器在未檢測磁場條件下的輸出近似為0。校零線圈14校零的過 程，就是在校零線圈14通W相應(yīng)電流，產(chǎn)生出相應(yīng)的偏置磁場，使腦磁信號(hào)傳感器的輸出為 零，運(yùn)一過程就是尋求非晶絲11工作最佳區(qū)域的過程，從而使得非晶絲11工作在最佳線性 區(qū)域中。
[0035] 如圖3所示，反饋線圈13和拾取線圈12層疊布置，且反饋線圈13繞設(shè)于拾取線圈12 外側(cè);校零線圈14和拾取線圈12層疊布置，且校零線圈14繞設(shè)于拾取線圈12外側(cè)。
[0036] 本實(shí)施例中，反饋線圈13的應(yīng)數(shù)可W根據(jù)需要選擇為拾取線圈12的0.1~5倍，校 零線圈14的應(yīng)數(shù)可W根據(jù)需要選擇為拾取線圈12的0.2~1倍，拾取線圈12的內(nèi)徑L取值為 一組非晶絲11直徑的5~20倍。拾取線圈12應(yīng)數(shù)可根據(jù)需要選擇50~500應(yīng)。要想達(dá)到IpT分 辨率腦磁信號(hào)的測量，傳感器的靈敏度就要達(dá)到lOOkV/T，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定，拾取線圈12的內(nèi)徑L 取值為非晶絲11直徑的5~20倍時(shí)，每應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓249V/T/turns，拾取線圈12的應(yīng)數(shù) 為50~500應(yīng)，假設(shè)測量IpT大小的磁場，對(duì)應(yīng)的輸出電壓為1.245 X 1〇-8~1.245 X 1〇-7，運(yùn) 樣可W使用精密儀表放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，使得傳感器的輸出為0~5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。
[0037] 如圖4所示，本實(shí)施例基于GMI效應(yīng)的腦磁信號(hào)傳感器包括傳感器外圍電路2和至 少一個(gè)腦磁信號(hào)探頭1，腦磁信號(hào)探頭1的輸出端和傳感器外圍電路2相連，腦磁信號(hào)探頭1 為本實(shí)施例前述基于GMI效應(yīng)的腦磁信號(hào)探頭。
[0038] 如圖4所示，傳感器外圍電路2包括脈沖發(fā)生器21、限流電阻22、差分放大電路23和 兩個(gè)檢測單元24,脈沖發(fā)生器21的輸出端通過各組非晶絲11、限流電阻22接地，腦磁信號(hào)探 頭1的各組非晶絲11之間相互并聯(lián)或者串聯(lián)，檢測單元24包括模擬開關(guān)241、充電電容242和 低通濾波器243,兩個(gè)檢測單元24的模擬開關(guān)241分別一端通過一個(gè)拾取線圈12(其中的一 個(gè)拾取線圈12作為參考線圈）接地、另一端通過充電電容242后接地，低通濾波器243的輸入 端連接于模擬開關(guān)241、充電電容242之間，兩個(gè)檢測單元24的低通濾波器243輸出端分別與 差分放大電路23的輸入端相連。脈沖發(fā)生器21用于產(chǎn)生尖脈沖信號(hào)，來驅(qū)動(dòng)非晶絲11和提 供模擬開關(guān)241的開關(guān)信號(hào)，使得在非晶絲11中產(chǎn)生GMI效應(yīng)，即當(dāng)外界磁場變化時(shí)