一種雙均勻區(qū)型磁場(chǎng)梯度磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙均勻區(qū)型磁場(chǎng)梯度磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)裝置，該裝置包括滑動(dòng)式梯度磁場(chǎng)線圈裝置和梯度磁場(chǎng)激勵(lì)裝置兩部分，滑動(dòng)式梯度磁場(chǎng)線圈裝置包括勻強(qiáng)螺線管、無(wú)矩螺線管、滑臺(tái)和基座，梯度磁場(chǎng)激勵(lì)裝置由一臺(tái)雙輸出直流電流源和兩個(gè)電流表組成，能夠產(chǎn)生滿足梯度測(cè)試要求的兩個(gè)均勻磁場(chǎng)，解決了傳統(tǒng)梯度磁場(chǎng)裝置在校準(zhǔn)過(guò)程中探頭定位誤差和位置微變對(duì)校準(zhǔn)梯度磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)結(jié)果的影響，能夠產(chǎn)生任意梯度的磁場(chǎng)輸出，且制造簡(jiǎn)單，能夠提供大梯度的測(cè)量距離。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種雙均勻區(qū)型磁場(chǎng)梯度磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)領(lǐng)域，具體涉及一種雙均勻區(qū)型磁場(chǎng)梯度磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，梯度磁強(qiáng)計(jì)采用梯度磁場(chǎng)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，傳統(tǒng)的梯度磁場(chǎng)裝置一般以繞組方向相反的亥姆霍茲梯度磁場(chǎng)線圈為磁場(chǎng)發(fā)生裝置，該裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)為線性連續(xù)的梯度磁場(chǎng)，在需要對(duì)分辨力高的梯度磁強(qiáng)計(jì)進(jìn)行磁感應(yīng)強(qiáng)度校準(zhǔn)時(shí)，由于傳統(tǒng)的梯度磁場(chǎng)裝置產(chǎn)生線性連續(xù)的梯度磁場(chǎng)，在校準(zhǔn)時(shí)，磁探頭位置的定位誤差以及磁探頭在校準(zhǔn)過(guò)程中位置的輕微變化都會(huì)使得探頭所處磁場(chǎng)發(fā)生變化，從而使得校準(zhǔn)不準(zhǔn)確。
[0003]此外，對(duì)于梯度測(cè)量距離在Im以上磁強(qiáng)計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，由于傳統(tǒng)的梯度磁場(chǎng)裝置的磁場(chǎng)區(qū)域的大小受到梯度磁場(chǎng)線圈的體積的限制，使得產(chǎn)生的梯度尺度存在局限，為了滿足此類(lèi)梯度磁強(qiáng)計(jì)檢定的要求，傳統(tǒng)的梯度磁場(chǎng)裝置需要大幅度增加梯度磁場(chǎng)線圈的體積，但是大型線圈制作復(fù)雜、加工誤差控制難。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本實(shí) 用新型提供了一種雙均勻區(qū)型磁場(chǎng)梯度磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)裝置，該裝置解決了傳統(tǒng)梯度磁場(chǎng)裝置在校準(zhǔn)過(guò)程中探頭定位誤差和位置微變對(duì)校準(zhǔn)梯度磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)結(jié)果的影響，能夠產(chǎn)生任意梯度的磁場(chǎng)輸出，且制造簡(jiǎn)單，能夠提供大梯度的測(cè)量距離。
[0005]一種雙均勻區(qū)型磁場(chǎng)梯度磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)裝置，包括滑動(dòng)式梯度磁場(chǎng)線圈裝置和梯度磁場(chǎng)激勵(lì)裝置兩部分，所述滑動(dòng)式梯度磁場(chǎng)線圈裝置包括勻強(qiáng)螺線管、無(wú)矩螺線管、滑臺(tái)和基座；勻強(qiáng)螺線管固定在基座上，基座內(nèi)部有一通道，滑臺(tái)分為上下兩層，無(wú)矩螺線管固定于滑臺(tái)上層，滑臺(tái)下層與通道配合，無(wú)矩螺線管與勻強(qiáng)螺線管的軸線重合，且通過(guò)滑臺(tái)在勻強(qiáng)螺線管內(nèi)部沿軸線方向調(diào)節(jié)位置，所述梯度磁場(chǎng)激勵(lì)裝置由一臺(tái)雙輸出直流電流源和兩個(gè)電流表組成，雙輸出直流電流源的I1輸出依次與電流表Α、勻強(qiáng)螺線管的線圈串聯(lián)，I2輸出依次與電流表B、無(wú)矩螺線管的線圈串聯(lián)，待測(cè)梯度磁強(qiáng)計(jì)的一個(gè)探頭置于所述勻強(qiáng)螺線管(I)的內(nèi)部且無(wú)矩螺線管(2)以外的區(qū)域，另外一個(gè)探頭置于無(wú)矩螺線管(2)的內(nèi)部區(qū)域。
[0006]滑臺(tái)的下層和基臺(tái)的配合采用螺桿式推動(dòng)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)距離為O~1.2m，所述勻強(qiáng)螺線管的長(zhǎng)度為4m，直徑0.4m，繞組400匝，所述的無(wú)矩螺線管由內(nèi)外兩個(gè)同軸螺線管組成，內(nèi)螺線管的長(zhǎng)度為0.6m、直徑為0.098m，繞組60匝，外螺線管的長(zhǎng)度為0.596m、直徑0.12m，繞組40匝。
[0007]有益效果:
[0008]I)首先，本實(shí)用新型采用梯度磁場(chǎng)激勵(lì)裝置通過(guò)改變勻強(qiáng)螺線管和無(wú)矩螺線管的線圈的電流值來(lái)改變兩個(gè)均勻區(qū)型梯度磁場(chǎng)大小，能夠產(chǎn)生滿足梯度測(cè)試要求的兩個(gè)磁場(chǎng)，與傳統(tǒng)的采用梯度磁場(chǎng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)相比，只需要調(diào)節(jié)電流就可以實(shí)現(xiàn)任意梯度量的，能夠用于梯度校準(zhǔn)中需求的任意梯度的輸出。
[0009]其次，本實(shí)用新型采用勻強(qiáng)螺線管和無(wú)矩螺線管分別產(chǎn)生兩個(gè)不同大小的磁場(chǎng)信號(hào)，采用滑臺(tái)調(diào)節(jié)兩個(gè)磁場(chǎng)之間的距離，能夠產(chǎn)生兩個(gè)大小不同的均勻的磁場(chǎng)，使梯度磁強(qiáng)計(jì)的磁傳感器能夠各自處于一定均勻的磁場(chǎng)環(huán)境下，解決了校準(zhǔn)過(guò)程中探頭定位誤差和位置微變對(duì)校準(zhǔn)梯度磁強(qiáng)計(jì)的影響及梯度磁強(qiáng)計(jì)無(wú)法正常工作問(wèn)題。
[0010]再次，本實(shí)用新型通過(guò)調(diào)節(jié)滑臺(tái)來(lái)改變勻強(qiáng)螺線管和無(wú)矩螺線管的距離，產(chǎn)生任意尺度的磁場(chǎng)輸出，解決了傳統(tǒng)梯度磁場(chǎng)裝置梯度測(cè)量距離的限制，且與傳統(tǒng)的梯度磁場(chǎng)裝置相比，不存在線圈制作和加工上的困難。
[0011]2)本實(shí)用新型的滑臺(tái)的下層和基臺(tái)的配合采用螺桿式推動(dòng)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)距離為O?
1.2m，勻強(qiáng)螺線管的長(zhǎng)度為4m，直徑0.4m，繞組400匝，無(wú)矩螺線管由內(nèi)外兩個(gè)同軸螺線管組成，內(nèi)螺線管的長(zhǎng)度為0.6m、直徑為0.098m，繞組60匝，外螺線管的長(zhǎng)度為0.596m、直徑
0.12m，繞組40匝，產(chǎn)生校準(zhǔn)梯度磁強(qiáng)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)的磁場(chǎng)信號(hào)對(duì)雙探頭梯度磁強(qiáng)計(jì)的校準(zhǔn)，能夠滿足當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)梯度磁強(qiáng)計(jì)的校準(zhǔn)需求，且探頭測(cè)試值穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為雙均勻區(qū)型梯度磁場(chǎng)裝置示意圖；
[0013]圖2為無(wú)矩螺線管示意圖；
[0014]圖3為滑臺(tái)與無(wú)矩螺線管示意圖；
[0015]圖4為滑臺(tái)推動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；
[0016]圖5為雙均勻區(qū)型梯度磁場(chǎng)裝置原理圖；
[0017]圖6為產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與兩個(gè)螺線管的位置關(guān)系示意圖；
[0018]圖7梯度磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)時(shí)磁探頭的位置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0020]本實(shí)用新型提供了一種雙均勻區(qū)型磁場(chǎng)梯度磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)裝置，包括滑動(dòng)式梯度磁場(chǎng)線圈裝置和梯度磁場(chǎng)激勵(lì)裝置兩部分，所述滑動(dòng)式梯度磁場(chǎng)線圈裝置包括勻強(qiáng)螺線管1、無(wú)矩螺線管2、滑臺(tái)3和基座4 ;如圖1所示。勻強(qiáng)螺線管I固定在基座4上，基座4內(nèi)部有一齒條通道，滑臺(tái)3分為上下兩層，無(wú)矩螺線管2固定于滑臺(tái)上層，滑臺(tái)下層與齒條通道配合，無(wú)矩螺線管2與勻強(qiáng)螺線管I的軸線重合，無(wú)矩螺線管2由內(nèi)外兩個(gè)同軸螺線管組成，如圖2所示，且通過(guò)滑臺(tái)3在勻強(qiáng)螺線管I內(nèi)部沿軸線方向調(diào)節(jié)位置，梯度磁場(chǎng)激勵(lì)裝置由一臺(tái)雙輸出直流電流源和兩個(gè)電流表組成，雙輸出直流電流源的Il輸出依次與電流表A、勻強(qiáng)螺線管的線圈串聯(lián)，12輸出依次與電流表B、無(wú)矩螺線管的線圈串聯(lián)，如圖5所示。
[0021]本實(shí)用新型產(chǎn)生的梯度磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型為:BgMd = |Bffl-Bc|,由于無(wú)矩螺線管2在勻強(qiáng)螺線管I的內(nèi)部，因此無(wú)矩螺線管2內(nèi)部的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)螺線管I和無(wú)矩螺線管2自身產(chǎn)生的磁場(chǎng)的疊加，疊加后的無(wú)矩螺線管2的內(nèi)部磁場(chǎng)B111與勻強(qiáng)螺線管I產(chǎn)生的磁場(chǎng)B。量值不同，在裝置內(nèi)部不同位置的兩區(qū)域之間就形成了一個(gè)類(lèi)似臺(tái)階狀的梯度磁場(chǎng)，如圖6所示。勻強(qiáng)螺線管I和無(wú)矩螺線管2分別產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)，保證了兩處磁場(chǎng)“臺(tái)階”的形成。通過(guò)線圈參數(shù)控制無(wú)距螺線管2的外部磁矩，使其非常微弱，加上外部磁感應(yīng)強(qiáng)度隨距離按三次方關(guān)系衰減，因此在很短的距離上無(wú)矩螺線管2的外部磁場(chǎng)微弱，不會(huì)影響勻強(qiáng)螺線管I的磁場(chǎng)，使得本實(shí)用新型能夠在很短距離內(nèi)產(chǎn)生雙均勻區(qū)型的梯度磁場(chǎng)，由于勻強(qiáng)螺線管的外部磁場(chǎng)比較強(qiáng)，因此，無(wú)矩螺線管2需在勻強(qiáng)螺線管的內(nèi)部進(jìn)行調(diào)節(jié)，此外，可以采用兩個(gè)無(wú)矩螺線管2產(chǎn)生兩個(gè)均勻磁場(chǎng)，但是由于無(wú)矩螺線管2有兩個(gè)同軸螺線管構(gòu)成，加工麻煩，因此本實(shí)施例采用勻強(qiáng)螺線管2和無(wú)矩螺線管2的組合產(chǎn)生兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)。
[0022]在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)設(shè)置滑臺(tái)3的調(diào)節(jié)距離來(lái)滿足梯度校準(zhǔn)的要求。并通過(guò)控制無(wú)矩螺線管2的磁矩減少兩個(gè)均勻磁場(chǎng)的干擾，通過(guò)設(shè)置勻強(qiáng)螺線管I和無(wú)矩螺線管2的內(nèi)外螺線管的長(zhǎng)度、直徑和匝數(shù)來(lái)產(chǎn)生滿足磁場(chǎng)校準(zhǔn)的需求。
[0023]本實(shí)用新型中勻強(qiáng)螺線管和無(wú)矩螺線管中的電流可以同向，也可以反向，其方向影響裝置所產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)的梯度方向，同向時(shí)，無(wú)矩螺線管2內(nèi)部的磁場(chǎng)為梯度磁場(chǎng)的高磁場(chǎng)區(qū)，勻強(qiáng)螺線管I內(nèi)部的磁場(chǎng)為梯度磁場(chǎng)的低磁場(chǎng)區(qū)；反向時(shí)，無(wú)矩螺線管2內(nèi)部的磁場(chǎng)為梯度磁場(chǎng)的低磁場(chǎng)區(qū)，勻強(qiáng)螺線管I內(nèi)部的磁場(chǎng)為梯度磁場(chǎng)的高磁場(chǎng)區(qū)。
[0024]本實(shí)施例中的滑臺(tái)3的下層和基臺(tái)4的配合采用螺桿式推動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，調(diào)節(jié)距離為O?1.2m。勻強(qiáng)螺線管I的長(zhǎng)度為4m，直徑0.4m,繞組400匝，產(chǎn)生磁場(chǎng)的均勻區(qū)內(nèi)的磁場(chǎng)線圈常數(shù)為250 μ T/A，非均勻度為0.1%時(shí)，均勻區(qū)直徑為0.lm，長(zhǎng)度為lm。無(wú)矩螺線管2由內(nèi)外兩個(gè)同軸螺線管組成，內(nèi)螺線管的長(zhǎng)度為0.6m、直徑為0.098m,繞組60匝，外螺線管的長(zhǎng)度為0.596m、直徑0.12m，繞組40匝。外部磁矩小于0.2 (mA)m2,產(chǎn)生磁場(chǎng)的均勻區(qū)內(nèi)的磁場(chǎng)線圈常數(shù)為35 μ T/A，非均勻度為0.1%時(shí)，均勻區(qū)直徑為0.1m,長(zhǎng)度0.1m,能夠滿足當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)梯度磁強(qiáng)計(jì)的校準(zhǔn)需求，且探頭測(cè)試值穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)。
[0025]通過(guò)梯度磁場(chǎng)激勵(lì)裝置來(lái)改變勻強(qiáng)螺線管I和無(wú)矩螺線管2的線圈的電流值，從而改變雙均勻區(qū)型梯度磁場(chǎng)的梯度量，通過(guò)調(diào)節(jié)勻強(qiáng)螺線管I和無(wú)矩螺線管2的距離來(lái)改變梯度場(chǎng)的梯度距離，因此，本實(shí)用新型采用梯度磁場(chǎng)激勵(lì)裝置通過(guò)改變勻強(qiáng)螺線管和無(wú)矩螺線管的線圈的電流值來(lái)改變雙均勻區(qū)型梯度磁場(chǎng)的梯度量，與傳統(tǒng)的采用梯度磁場(chǎng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)相比，只需要調(diào)節(jié)電流就可以實(shí)現(xiàn)任意梯度量的，能夠用于梯度校準(zhǔn)中需求的任意梯度的輸出。
[0026]采用滑臺(tái)調(diào)節(jié)兩個(gè)磁場(chǎng)之間的距離，能夠產(chǎn)生兩個(gè)大小不同的均勻的磁場(chǎng)，使梯度磁強(qiáng)計(jì)的磁傳感器能夠各自處于一定均勻的磁場(chǎng)環(huán)境下，解決了校準(zhǔn)過(guò)程中探頭定位誤差和位置微變對(duì)校準(zhǔn)梯度磁強(qiáng)計(jì)的影響及梯度磁強(qiáng)計(jì)無(wú)法正常工作問(wèn)題。
[0027]因此，本實(shí)用新型能夠產(chǎn)生任意梯度的磁場(chǎng)輸出，且能夠在局部產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)，解決了校準(zhǔn)過(guò)程中探頭定位誤差對(duì)校準(zhǔn)梯度磁強(qiáng)計(jì)的影響。
[0028]基于上述裝置的梯度磁強(qiáng)計(jì)的校準(zhǔn)方法，具體包括下列步驟:
[0029]步驟一、調(diào)節(jié)滑臺(tái)3，使得待測(cè)梯度磁強(qiáng)計(jì)的一個(gè)探頭置于所述勻強(qiáng)螺線管I的內(nèi)部且無(wú)矩螺線管2以外的區(qū)域，另外一個(gè)探頭位于無(wú)矩螺線管2的內(nèi)部區(qū)域。
[0030]在對(duì)梯度磁強(qiáng)計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)具體的位置關(guān)系如圖7所示，兩個(gè)磁傳感器(磁探頭)分別置于兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)，磁場(chǎng)區(qū)域的中心均勻性最好，能夠更好的保證探頭所在區(qū)域的磁場(chǎng)的穩(wěn)定性。
[0031]步驟二、根據(jù)待測(cè)磁強(qiáng)計(jì)的梯度量確定勻強(qiáng)螺線管I和無(wú)矩螺線管2中線圈所通電流的大小，對(duì)磁強(qiáng)計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0032]綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙均勻區(qū)型磁場(chǎng)梯度磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括滑動(dòng)式梯度磁場(chǎng)線圈裝置和梯度磁場(chǎng)激勵(lì)裝置兩部分，所述滑動(dòng)式梯度磁場(chǎng)線圈裝置包括勻強(qiáng)螺線管(I )、無(wú)矩螺線管(2)、滑臺(tái)(3)和基座(4);勻強(qiáng)螺線管(I)固定在基座(4)上，基座(4)內(nèi)部有一通道，滑臺(tái)(3)分為上下兩層，無(wú)矩螺線管(2)固定于滑臺(tái)(3)上層，滑臺(tái)(3)下層與通道配合，無(wú)矩螺線管(2)與勻強(qiáng)螺線管(I)的軸線重合，且通過(guò)滑臺(tái)(3)在勻強(qiáng)螺線管(I)內(nèi)部沿軸線方向調(diào)節(jié)位置，所述梯度磁場(chǎng)激勵(lì)裝置由一臺(tái)雙輸出直流電流源和兩個(gè)電流表組成，雙輸出直流電流源的I1輸出依次與電流表A、勻強(qiáng)螺線管(I)的線圈串聯(lián)，I2輸出依次與電流表B、無(wú)矩螺線管(2)的線圈串聯(lián)，待測(cè)梯度磁強(qiáng)計(jì)的一個(gè)探頭置于所述勻強(qiáng)螺線管(I)的內(nèi)部且無(wú)矩螺線管(2)以外的區(qū)域，另外一個(gè)探頭置于無(wú)矩螺線管(2)的內(nèi)部區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的一種雙均勻區(qū)型磁場(chǎng)梯度磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述滑臺(tái)(3)的下層和基臺(tái)(4)的配合采用螺桿式推動(dòng)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)距離為O?1.2m，所述勻強(qiáng)螺線管(I)的長(zhǎng)度為4m，直徑0.4m，繞組400匝，所述的無(wú)矩螺線管(2)由內(nèi)外兩個(gè)同軸螺線管組成，內(nèi)螺線管的長(zhǎng)度為0.6m、直徑為0.098m，繞組60匝，外螺線管的長(zhǎng)度為0.596m、直徑0.12m，繞組40匝。
【文檔編號(hào)】G01R35/00GK203799001SQ201420090050
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】周鷹, 宋新昌, 楊云 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一〇研究所