[發(fā)明專(zhuān)利]一種磁顆粒檢測(cè)系統(tǒng)的誤差提取方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711012113.3
• 申請(qǐng)日: 2017-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107941660B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊東旭;王明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電工研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N15/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N15/00;G01N15/06
• 代理公司: 北京科迪生專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

1.一種磁顆粒檢測(cè)系統(tǒng)的誤差提取方法，其特征是：所述方法利用兩種相對(duì)獨(dú)立的磁顆粒檢測(cè)方式，以磁導(dǎo)率為隱變量建立感應(yīng)線圈電壓和感應(yīng)線圈電感之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)感應(yīng)線圈電感理論值和測(cè)量值之間的誤差提取，并由此得到感應(yīng)電壓誤差和共振頻率誤差；具體步驟如下：

(1)通過(guò)測(cè)量得到感應(yīng)線圈電壓u，并使用此感應(yīng)線圈電壓u推導(dǎo)出感應(yīng)線圈的電感L，得到感應(yīng)線圈電感L的理論值L1，方法如下：

1)首先通過(guò)感應(yīng)電壓u得到磁化強(qiáng)度M，表達(dá)式為：

考慮到當(dāng)M＝0時(shí)，u＝0,故取初值M(0)＝0，式中，k為與線圈結(jié)構(gòu)有關(guān)的恒定系數(shù)，是真空磁導(dǎo)率、線圈靈敏度以及線圈內(nèi)部體積的乘積；

2)再由磁化強(qiáng)度M得到關(guān)于磁導(dǎo)率μ的表達(dá)式，

由郎之萬(wàn)順磁理論可知，

其中M_s是飽和磁化強(qiáng)度，為郎之萬(wàn)方程，x和磁顆粒磁導(dǎo)率μ_mp正相關(guān)：

其中，m₀是單個(gè)磁顆粒的磁矩，k_B是玻爾茲曼常數(shù)，T是溫度，H是激勵(lì)線圈所激發(fā)的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度；

進(jìn)一步考慮到磁顆粒檢測(cè)系統(tǒng)中的感應(yīng)線圈電感L與磁導(dǎo)率μ的關(guān)系：

其中，N₁是激勵(lì)線圈匝數(shù)，N₂是感應(yīng)線圈匝數(shù)，A是感應(yīng)線圈橫截面面積，l是感應(yīng)線圈長(zhǎng)度，μ_mp是磁顆粒磁導(dǎo)率，μ_other是除磁顆粒以外感應(yīng)線圈內(nèi)其他物質(zhì)對(duì)磁導(dǎo)率的貢獻(xiàn)，由磁顆粒檢測(cè)裝置在未放置磁顆粒時(shí)測(cè)得；

整理可得：

由于磁顆粒是鐵磁材料，其磁導(dǎo)率將會(huì)遠(yuǎn)大于線性磁導(dǎo)率的材料的磁導(dǎo)率μ_other，且考慮到非鐵磁性材料磁導(dǎo)率通常很小，故這里使用：

進(jìn)行近似；

3)整理以上表達(dá)式，得到感應(yīng)電壓u和感應(yīng)線圈電感L的關(guān)系，結(jié)合激勵(lì)磁場(chǎng)的具體選取情況，即由感應(yīng)電壓u得到感應(yīng)線圈電感L，即感應(yīng)線圈電感理論值L1：

其中，是郎之萬(wàn)方程的反函數(shù)；

(2)通過(guò)測(cè)量感應(yīng)線圈電感得到感應(yīng)線圈電感測(cè)量值；

(3)由感應(yīng)線圈電感理論值L1和感應(yīng)線圈電感測(cè)量值計(jì)算得到感應(yīng)線圈電感誤差ΔL，感應(yīng)線圈電感誤差ΔL為感應(yīng)線圈電感L理論值L1與測(cè)量值L2之間的差值：

ΔL＝L1-L2

(4)計(jì)算感應(yīng)線圈電壓誤差，計(jì)算頻率誤差得到共振頻率誤差，完成誤差提取；

感應(yīng)線圈電壓誤差和共振頻率誤差由感應(yīng)線圈電感誤差ΔL進(jìn)一步得到：

根據(jù)需求，若需用感應(yīng)電壓信號(hào)波形的頻譜的幅值來(lái)反映磁顆粒濃度的變化，則將下列算式整合即可得到感應(yīng)線圈電壓誤差Δu：

Δu＝u2-u

其中，μ_mp是磁顆粒磁導(dǎo)率，μ_other是除磁顆粒以外感應(yīng)線圈內(nèi)其他物質(zhì)對(duì)磁導(dǎo)率的貢獻(xiàn)，Δμ_mp是對(duì)磁顆粒磁導(dǎo)率的修正值，x2是對(duì)郎之萬(wàn)方程自變量的修正后的結(jié)果，M2是磁化強(qiáng)度的修正后的結(jié)果，u2是感應(yīng)線圈電壓的修正后的結(jié)果；

感應(yīng)線圈電壓誤差Δu作為補(bǔ)償電壓，彌補(bǔ)由于誤差導(dǎo)致的電壓變動(dòng)，或用于對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，提高磁顆粒成像的效果；

若需用感應(yīng)線圈電感和共振頻率來(lái)反映磁顆粒濃度的變化，則利用下面兩式計(jì)算共振頻率誤差Δf：

Δf＝f2-f

其中，C是電路中的電容值，L是感應(yīng)線圈電感，ΔL是感應(yīng)線圈的電感誤差，f2是考慮電感誤差后得到的共振頻率值，f是考慮電感誤差前得到的共振頻率值，Δf是共振頻率誤差；

共振頻率誤差Δf作為補(bǔ)償頻率，彌補(bǔ)由于誤差導(dǎo)致的共振頻率變動(dòng)，或用于對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，提高磁顆粒成像的效果。