[發明專利]標定電路結構及利用所述結構進行標定的方法

在審

• 申請號: 201310654785.X
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN104698416A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 王永良;徐小峰;孔祥燕;謝曉明;邱陽;張樹林
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 高磊

技術領域

本發明涉及一種超導量子干涉器磁傳感器的標定方法，特別是涉及一種標定電路結構及利用所述結構進行標定的方法。

背景技術

超導量子干涉器件（Superconducting?Quantum?Interference?Device，以下簡稱SQUID）是一種具有極高靈敏度的磁傳感器。其探測分別率可達到飛特量級（10^-15特斯拉），是研究生物磁場如心磁、腦磁、胎兒磁的目前采用的主流磁傳感器。

多通道的SQUID磁傳感器陣列（包含多通道的超導量子傳感陣列和讀出電路等）目前已經被制作成多通道心磁圖儀（如36通道，64通道心磁圖儀）并應用心磁成像的研究，開展冠心病等早期診斷的臨床研究中，對心臟電生理及冠心病等研究具有重要參考價值。其中，SQUID磁傳感器包含SQUID器件及與之相連的讀出電路。

SQUID磁傳感器通道的磁場電壓轉換系數（也叫磁電轉化比）是這種磁傳感器陣列的重要參數，通過該參數在測得磁傳感器工作情況下，可計算得到實際得的磁場大小。由于每個通道中的SQUID磁傳感器特性及相應讀出電路的參數不盡相同，因此存在通道間存在不一致性，在測量時，若使用統一的磁電轉化比，將會產生一定誤差，這對于精度要求高的產品（如心磁圖儀）而言，將嚴重影響分析結果。因此，需要在使用前先標定包含多通道傳感陣列的磁傳感器中各超導量子干涉器磁傳感器的磁電轉化比。

目前，多通道SQUID磁傳感器系統中各SQUID的標定方式通常使用標定線圈來進行。所謂線圈標定，就是使用一個線圈，通入已知的電流，將各SQUID放置線圈的正上方。線圈中加載的電流就使其產生相應的激勵磁場，該磁場大小在已知線圈參數、加載電流大小、及各SQUID與線圈的相對位置的情況下是確定的。因此通過這個確定強度的磁場來對各SQUID進行激勵，檢測各SQUID的相應電壓信號，即可計算出該磁傳感器的磁場電壓轉換系數。

利用上述方式為每個通道單獨進行標定對于多通道SQUID磁傳感器系統而言效率太低，耗時長，操作復雜。尤其是每個通道都需要確定磁傳感器探頭與標定線圈的相對位置，否則標定誤差會因為線圈定位不精確而增大。

為了提高標定的效率，技術人員提出了一種相對標定和絕對標定相結合的方法。該方法的原理是：首先使用一個均勻磁場對所有通道進行激勵，使得所有磁傳感器系統中的所有SQUID對同一個強度的磁場做出響應，并記錄所有SQUID所對應的通道的輸出響應，并選擇其中一個通道定義為參考通道，其電壓響應作為參考值，其余通道的響應電壓與參考通道的響應電壓相比，獲得相對標定系數kx。再使用小線圈，單獨對該參考通道進行精確的絕對標定，確定該參考通道的磁通電壓傳輸系數G。結合相對標定和絕對標定，在獲取參考通道的磁通電壓轉換系數后，那么，其余通道的磁場電壓轉換系數則為kx*G。

上述標定方案，為了提供一個對于各通道的SQUID來說均勻、同一磁通量的磁場環境，在進行標定時，技術人員需要提供一個相比SQUID所構成的陣列大很多的線圈裝置，線圈的直徑至少為所述陣列所覆蓋區域的10倍以上。體積如此大的裝置，不但難于測試，實際上很難保證磁場的均勻度，在標定時具有較大誤差。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種標定電路結構及利用所述結構進行標定的方法，用于解決現有技術中標定裝置體積過大且不夠精準的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種標定電路結構，用于標定多通道超導量子干涉傳感陣列中的各超導量子干涉器磁傳感器，所述標定電路結構包括：印刷電路板，印制第一線圈和多個第二線圈，其中，所述第一線圈的尺寸大于所述多通道超導量子干涉傳感陣列的尺寸；各所述超導量子干涉器磁傳感器位于以所述第一線圈的圓心為圓心的至少兩個同心圓的圓周上，各所述第二線圈對應一個同心圓圓周上的超導量子干涉器磁傳感器，所述第二線圈的尺寸介于所述超導量子干涉器磁傳感器中探頭的尺寸與比所述探頭的尺寸大一預設值之間；與所述印刷電路板相連、且按照設定的輸送規則向各所述同心圓線圈輸送驅動電流的信號發生器。

優選地，所述預設值為所述探頭的尺寸的1至2倍。

優選地，所述第一線圈和/或第二線圈為單匝或多匝。

優選地，所述第一線圈和/或第二線圈為多匝，所述第一線圈和/或第二線圈由所述印刷電路板中相鄰的多導電層的同軸單匝線圈構成、或由所述印刷電路板中的至少一層導電層的同軸多匝線圈構成。

優選地，所述第一線圈的圓心與盛放所述陣列的容器底部中軸相重合。