(max)，此時(shí)觀(guān)察失真情況，并記錄下電氣輸 出強(qiáng)度的峰峰值Vpp(max) 〇
[0095] (3)校準(zhǔn)信號(hào)為中等信號(hào)
[0096] 產(chǎn)生在傳感器的中間幅度的磁場(chǎng)信號(hào)B(mid)，此時(shí)觀(guān)察失真情況，并記錄下電氣 輸出強(qiáng)度的峰峰值Vpp(mid)。
[0097] 根據(jù)公式(10)-(12)，依次計(jì)算磁場(chǎng)強(qiáng)度-電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)。
[0098] 402計(jì)算系數(shù)偏差
[00"]三個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度-電壓系數(shù)參考偏差，分別用于表不校準(zhǔn)信號(hào)為小信號(hào)、大信號(hào)及中 等信號(hào)時(shí)的磁場(chǎng)-電壓系數(shù)偏差，用于評(píng)價(jià)背景磁場(chǎng)對(duì)校準(zhǔn)信號(hào)的影響。相關(guān)參考偏差記為 入11^、11^ (：1及1111￡?，其計(jì)算公式如公式(16)-(18)所示。
[0100] 403判定系數(shù)偏差
[0101] 上述三個(gè)值越接近0,代表通道間的磁場(chǎng)強(qiáng)度-電壓系數(shù)的差異越小。判斷時(shí)應(yīng)滿(mǎn) 足一定的閾值，具體判斷閾值應(yīng)以滿(mǎn)足要求為準(zhǔn)。
[0102] 404計(jì)算校準(zhǔn)后的系數(shù)矩陣
[0103] 在滿(mǎn)足閾值的條件下，使用公式（19)-(21)計(jì)算校準(zhǔn)后的磁場(chǎng)強(qiáng)度-電壓傳遞系 數(shù)。如不能滿(mǎn)足要求，則重新選擇數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)入步驟400。
[0104] 405求解校準(zhǔn)矩陣
[0105] 公式（15)的校準(zhǔn)矩陣的K和安均為已知，問(wèn)題為求解C。從理論上講，如果要求解C， 則需要至少9組數(shù)據(jù)以求解9個(gè)未知數(shù)。實(shí)際中，越多的數(shù)據(jù)越有利于C的求解精度。通過(guò)選 擇合理的數(shù)據(jù)，可對(duì)C進(jìn)行求解，由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器陣列的校準(zhǔn)。
[0106] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果包括：
[0107] (1)可在非屏蔽環(huán)境實(shí)現(xiàn)磁傳感器陣列的校準(zhǔn)，這對(duì)于使用屏蔽條件有限的場(chǎng)合 非常實(shí)用。即使是磁屏蔽室的造價(jià)，也存在著造價(jià)的成本問(wèn)題及低頻磁場(chǎng)和地磁場(chǎng)的屏蔽 效果較差問(wèn)題。
[0108] (2)方法簡(jiǎn)易可行，體現(xiàn)在主要是對(duì)磁場(chǎng)測(cè)量后的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和選擇，并通過(guò)自 定義的閾值來(lái)選擇數(shù)據(jù)，具備一定的靈活性。
[0109] 本發(fā)明特別適合于對(duì)磁傳感器陣列進(jìn)行校準(zhǔn)的場(chǎng)合，如常見(jiàn)的平面布局磁傳感器 和梯度張量磁傳感器系統(tǒng)，能夠降低對(duì)屏蔽室的要求，可在非屏蔽環(huán)境中使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種非屏蔽環(huán)境下對(duì)磁傳感器陣列進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，其特征在于包括： 選擇一組磁場(chǎng)傳感器陣列中的磁場(chǎng)傳感器測(cè)得的包括背景磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，根據(jù) 預(yù)定的指標(biāo)和規(guī)則，選擇背景磁場(chǎng)強(qiáng)度中均勻度和一致性相對(duì)較好的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，作為 后續(xù)處理的依據(jù)； 去除背景磁場(chǎng)強(qiáng)度，依據(jù)選擇的均勻度和一致性相對(duì)較好的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，對(duì)背景磁 場(chǎng)強(qiáng)度的值進(jìn)行處理，W得到更符合校準(zhǔn)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)； 校準(zhǔn)磁傳感器陣列，對(duì)校準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的選擇及處理，并得到多個(gè)通 道之間的校準(zhǔn)系數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于選擇背景磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的步驟包括： 對(duì)于空間某位置i處的磁場(chǎng)傳感器陣列的一個(gè)磁場(chǎng)傳感器處的總磁場(chǎng)強(qiáng)度Τι: Ti 二 Si+Bi ( 1), 其中校準(zhǔn)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度為Si，背景磁場(chǎng)強(qiáng)度為Bi， 定義任意兩點(diǎn)i、j沿某方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度平均值為Τυ(i辛j):掛 定義兩點(diǎn)i、j的磁場(chǎng)強(qiáng)度差值絕對(duì)值為A Τυ(i辛j): Δ Tij= I Τ廣Tj I = I (S廣SjH(m-Bj) I (3) 定義兩點(diǎn)i、j的磁場(chǎng)強(qiáng)度梯度絕對(duì)值為Gu(i辛j): Gij= ATij/dij (4) 定義中屯、點(diǎn)的總場(chǎng)參考偏差化、總磁場(chǎng)強(qiáng)度的參考最大偏差ri2、總磁場(chǎng)強(qiáng)度梯度的參考 最大偏差屯， 其中， 中屯、點(diǎn)的總場(chǎng)參考偏差化的確定包括計(jì)算磁場(chǎng)傳感器陣列的中屯、點(diǎn)的總磁場(chǎng)強(qiáng)度與各 個(gè)點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的平均值，從而得到兩者的偏差，其用于評(píng)價(jià)總磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布均勻性;該 偏差越接近于0,說(shuō)明總磁場(chǎng)強(qiáng)度的空間一致性越好，即：設(shè)Tc為測(cè)量得到的中屯、點(diǎn)的總磁 場(chǎng)強(qiáng)度，Γ為通過(guò)平均化得到的平均值，總磁場(chǎng)強(qiáng)度的參考最大偏差也的確定包括計(jì)算總磁場(chǎng)強(qiáng)度中的磁場(chǎng)強(qiáng)度差值絕對(duì)值的 最大值Δ Tij(max)與最小值Δ Tij(min)的相對(duì)偏差，從而得到了總磁場(chǎng)強(qiáng)度的最大偏差，該 偏差越接近于0，說(shuō)明背景磁場(chǎng)強(qiáng)度的空間一致性越好，即：總磁場(chǎng)強(qiáng)度梯度的參考最大偏差ri3的確定包括計(jì)算總磁場(chǎng)強(qiáng)度中的磁場(chǎng)強(qiáng)度梯度差值 的絕對(duì)值的最大值Gu(max)與最小值Gu(min)的相對(duì)偏差，從而得到了總磁場(chǎng)強(qiáng)度梯度的 最大偏差，該偏差越接近于0,說(shuō)明總磁場(chǎng)強(qiáng)度隨空間距離變化的一致性越好，即：W及 按公式(9)確定判斷依據(jù)： m句i(TH)，ri2<ri2(TH)，ri3<ri3(TH) (9)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于去除背景磁場(chǎng)強(qiáng)度的步驟包括： 將所述磁場(chǎng)傳感器的電壓輸出的直流成分去除，得到校準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度帶來(lái)的交流信號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于校準(zhǔn)磁傳感器陣列的步驟包括對(duì)每個(gè)磁 場(chǎng)傳感器，進(jìn)行如下操作： 采用小信號(hào)作為校準(zhǔn)信號(hào)，產(chǎn)生在傳感器的靈敏度10倍量級(jí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)B(min)， 觀(guān)察失真情況，并記錄下電壓輸出強(qiáng)度的峰峰值化P(min); 采用大信號(hào)作為校準(zhǔn)信號(hào)，產(chǎn)生在傳感器的滿(mǎn)幅度的磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)B(max)，觀(guān)察失真 情況，并記錄下電壓輸出強(qiáng)度的峰峰值化P(max); 采用中等信號(hào)作為校準(zhǔn)信號(hào)，產(chǎn)生在傳感器的中間幅度的磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)B(mid)，此時(shí) 觀(guān)察失真情況，并記錄下電壓輸出強(qiáng)度的峰峰值化P(mid); 按公式(10)-(12),依次計(jì)算磁場(chǎng)強(qiáng)度-電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)：5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于校準(zhǔn)磁傳感器陣列的步驟進(jìn)一步包括： 校準(zhǔn)的基本公式如公式（14)所示。其中，K為校準(zhǔn)前的磁場(chǎng)強(qiáng)度-電壓傳遞系數(shù)，f為校 準(zhǔn)后的磁場(chǎng)強(qiáng)度-電壓傳遞系數(shù)，C為校準(zhǔn)矩陣。 對(duì)N個(gè)磁場(chǎng)傳感器，將公式(14)展開(kāi)，得到如公式(15)的結(jié)果：其中， 公式（14)的K展開(kāi)后，每行為一個(gè)矩陣的Ξ個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度-電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)，且為N行3列的 矩陣； 公式（14)的《展開(kāi)后，每行都為校準(zhǔn)后的相同的Ξ個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度-電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)，且為N 行3列的矩陣； C為Ξ行Ξ列的校準(zhǔn)矩陣，含有9個(gè)待求解的元素。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于校準(zhǔn)磁傳感器陣列的步驟進(jìn)一步包括： 為進(jìn)一步減少背景磁場(chǎng)對(duì)校準(zhǔn)準(zhǔn)確度的影響，進(jìn)一步引入Ξ個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度-電壓系數(shù)參 考偏差A(yù)min、Amid及Amax，，分別用于表示校準(zhǔn)信號(hào)為小信號(hào)、大信號(hào)及中等信號(hào)時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng) 度-電壓系數(shù)偏差，用于評(píng)價(jià)背景磁場(chǎng)對(duì)校準(zhǔn)信號(hào)的影響，其中在滿(mǎn)足闊值的條件下，用公式(19)-(21)計(jì)算校準(zhǔn)后的磁場(chǎng)強(qiáng)度-電壓傳遞系數(shù)：由此，公式(15)的校準(zhǔn)矩陣的K和f均為已知，問(wèn)題化為求解C， 通過(guò)選擇合理的數(shù)據(jù)，對(duì)C進(jìn)行求解，由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器陣列的校準(zhǔn)。
【專(zhuān)利摘要】一種非屏蔽環(huán)境下對(duì)磁傳感器陣列進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，包括：選擇一組磁場(chǎng)傳感器陣列中的磁場(chǎng)傳感器測(cè)得的包括背景磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)定的指標(biāo)和規(guī)則，選擇磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)中均勻度和一致性相對(duì)較好的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，作為后續(xù)處理的依據(jù)；去除背景磁場(chǎng)強(qiáng)度，依據(jù)選擇的均勻度和一致性相對(duì)較好的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，對(duì)背景磁場(chǎng)強(qiáng)度的值進(jìn)行處理，以得到更符合校準(zhǔn)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)；校準(zhǔn)磁傳感器陣列，對(duì)校準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的選擇及處理，并得到多個(gè)通道之間的校準(zhǔn)系數(shù)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，可在非屏蔽環(huán)境實(shí)現(xiàn)磁傳感器陣列的校準(zhǔn)，這對(duì)于使用屏蔽條件有限的場(chǎng)合非常實(shí)用，且方法簡(jiǎn)易可行。
【IPC分類(lèi)】G01R33/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105548917
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510898444
【發(fā)明人】蔡希昌, 黃明, 馬令芹, 李欣歡, 田常正
【申請(qǐng)人】北方工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日