[發明專利]一種基于磁阻傳感器的磁導率電磁層析成像方法

在審

• 申請號: 201710585304.2
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107544040A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 王超;白瑞峰;崔自強
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01R33/12
• 分類號: G01R33/12;G01N27/74
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 程毓英

1.一種基于磁阻傳感器的磁導率電磁層析成像方法，用于對位于柱形物場區域的多相流體系中磁導率物質相識別與相分布檢測，所采用的成像系統包括傳感器、通信模塊、控制模塊、信號調理與采集單元、激勵信號產生與功率放大、多通道選通開關和上位機，其特征在于，

所采用的傳感器為電磁成像傳感器，包括M個激勵線圈、N對磁阻傳感器和電磁屏蔽層，激勵線圈和磁阻傳感器均放置于電磁屏蔽層內部；每個激勵線圈有單獨的激勵通道；激勵線圈排布在柱形物場區域外的同一個截面上；各對磁阻傳感器也排布在此同一個截面上，激勵線圈與磁阻傳感器排布在不同的圓周上，且每對磁阻傳感器均位于某個激勵線圈內部；每對磁阻傳感器能檢測物場徑向和切向的磁場大小。

在控制模塊的控制下，激勵信號產生與功率放大單元產生不同幅值不同頻率的激勵信號，通過多通道選通開關接通到指定的激勵線圈上，磁阻傳感器所輸出的信號通過選通開關經過信號調理與采集單元送入控制模塊；控制模塊進行解調后通過通信模塊傳遞到上位機；測量方法如下：

(1)采用對稱增強循環激勵策略，M為偶數，且激勵線圈均勻對稱放置，每次分別對處于對稱位置的兩個激勵線圈施加相同交變電流，且兩激勵線圈產生的磁場方向相同，依次掃描各磁阻傳感器的輸出信號，直至完成全部測量，通過徑向與切向磁阻的矢量合成x+yi，最終得到其模值，組成測量值向量Ui＝P×1，其中P是獨立測量數；

(2)利用所采集的數據得到靈敏度矩陣S＝Pi×Q，其中Q為像素點，激勵線圈個數為M，接收的磁阻傳感器個數為N對，獨立測量數Pi為M×N；

(3)建立靈敏度矩陣線性化模型，并對其歸一化，U＝Sg式中U是歸一化測量值向量，S是靈敏度矩陣，g是表示物質磁導率相對變化的灰度值向量，即可由已知的U求解未知量g，但靈敏度矩陣S不是方陣，是病態矩陣，可利用S^T代替逆陣；構建目標函數g_μ＝(S^TS+μI)^-1S^TU，其中，I是單位矩陣，μ為正則化參數，(S^TS+μI)^-1S^T為正則化過程即敏感場的最優化重建矩陣，由各個像素上的灰度值進行成像。