[發明專利]一種消除瞬態環境干擾的磁場鎖定裝置及方法

有效

• 申請號: 202110274184.0
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113030812B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 蔣瑜;張嘯陽;徐俊成;姚守權
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G01R33/389
• 分類號: G01R33/389
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 錢文斌;宋纓

1.一種消除瞬態環境干擾的磁場鎖定裝置，其特征在于，包括：設置在磁共振儀器的主磁體附近的磁場傳感器，用于采集環境磁場，所述環境磁場包括低頻環境干擾造成的瞬態磁場信號和靜態磁場信號，所述磁場傳感器采集的磁場方向與主磁體的磁場方向平行，且放置位置盡可能靠近所述主磁體，但又不超出測量量程；模數轉換器，用于將所述環境磁場轉換為數字信號；處理器，用于采用FPGA設計的PID處理模塊實現基于所述數字信號計算磁場補償量；補償裝置，用于根據所述磁場補償量產生補償電信號，并根據所述補償電信號抵消所述環境磁場中的干擾；所述補償裝置包括數模轉換器、電流放大器和纏繞在主磁體上的補償線圈；所述數模轉換器用于將所述磁場補償量進行數模轉換得到補償電壓；所述電流放大器用于根據所述補償電壓產生補償電流；所述補償線圈用于在所述補償電流的作用下產生補償磁場以抵消所述環境磁場中的干擾；所述處理器還包括采用FPGA設計的靜態瞬態磁場分離模塊，所述靜態瞬態磁場分離模塊用于去除所述數字信號中的所述靜態磁場信號得到所述瞬態磁場信號，所述靜態磁場信號包括地磁場和所述磁共振儀器的主磁體在周圍產生的逸散磁場。

2.根據權利要求1所述的消除瞬態環境干擾的磁場鎖定裝置，其特征在于，所述磁場傳感器和模數轉換器之間還包括信號調理器，所述信號調理器用于對所述瞬態磁場信號進行放大處理。

3.根據權利要求1所述的消除瞬態環境干擾的磁場鎖定裝置，其特征在于，所述PID處理模塊，用于將所述數字信號作為輸入，通過PID算法計算得到磁場補償量。

4.根據權利要求1所述的消除瞬態環境干擾的磁場鎖定裝置，其特征在于，所述處理器還包括采用FPGA設計的均值處理模塊和低通濾波模塊，所述均值處理模塊用于對所述數字信號進行均值化處理；所述低通濾波模塊用于對所述數字信號進行濾波處理。

5.根據權利要求1所述的消除瞬態環境干擾的磁場鎖定裝置，其特征在于，所述磁場傳感器和模數轉換器之間還包括信號調理器，所述信號調理器用于去除所述靜態磁場信號以及放大所述瞬態磁場信號。

6.一種消除瞬態環境干擾的磁場鎖定方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)通過設置在磁共振儀器的主磁體附近的磁場傳感器采集環境磁場，所述環境磁場中包括瞬態磁場信號和靜態磁場信號，所述磁場傳感器采集的磁場方向與主磁體的磁場方向平行，且放置位置盡可能靠近所述主磁體，但又不超出測量量程；

(2)將所述環境磁場轉換為數字信號；

(3)由FPGA實現的處理器基于所述數字信號計算磁場補償量；其中，FPGA實現的處理器中包括：靜態瞬態磁場分離模塊、PID處理模塊、均值處理模塊和低通濾波模塊；所述靜態瞬態磁場分離模塊用于去除所述數字信號中的所述靜態磁場信號得到所述瞬態磁場信號，所述靜態磁場信號包括地磁場和所述磁共振儀器的主磁體在周圍產生的逸散磁場；

(4)根據所述磁場補償量產生補償電信號，并根據所述補償電信號抵消所述環境磁場中的干擾，其中補償線圈纏繞在主磁體上。