基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统、方法技术方案

本发明专利技术属于传感器技术领域，具体涉及了一种基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统、方法，旨在解决现有基于霍尔元件的磁场测定系统，检测能力有限、灵活性低，数据映射关系不准确的问题。本发明专利技术包括：霍尔元件阵列进行待测定空间定位及采集磁场信号；磁场区域扫描平台，固定并驱动霍尔元件阵列进行旋转和平移，遍历采集磁场信号；支架用于固定磁场区域扫描平台，并进行姿态调整；数据采集与预处理模块，对阵列中的霍尔元件检测信号进行收集、滤波、放大和模数转换；磁场自由区域标定模块，进行检测磁场强度区分和磁场自由区域标定。本发明专利技术能够较为精准且量化地标定磁场区域中磁场自由线空间位置，且可根据实际应用场景进行测量边界拓展。进行测量边界拓展。进行测量边界拓展。

【技术实现步骤摘要】
基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统、方法


[0001]本专利技术属于传感器
，具体涉及了一种基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统、方法。

技术介绍

[0002]磁粒子成像系统(MPI，Magnetic Particle Imaging)是基于功能和断层影像技术检测磁性纳米颗粒空间分布的示踪方法。作为功能学成像，MPI在不使用放射性物质的同时，提高了成像的分辨率，使其成为近20年来，最具有临床转化潜力的技术。伴随新一代基于超顺磁粒子的MPI的出现，磁场自由区域的检测、量化、标定与可视化日益成为MPI硬件设备研制及系统调试不可或缺的步骤之一。
[0003]现有的基于霍尔原件的磁场测定设备，例如高斯计等，通常为手持式点阵信号检测方式，对于空间内具体位置与磁场变化的量化映射关系描述能力有限，人工操作误差较大，灵活性不高，所产生的数据不易于后期量化分析与可视化。
[0004]因此，在磁场区域精准检测基础上构建空间位点与磁场强度的唯一映射关系，描述传感器检测空间内磁场分布特性并进行可视化展示，对推动MPI的研制、发展与市场转化极具意义。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的上述问题，即现有基于霍尔元件的磁场测定系统，检测能力有限、灵活性低，数据映射关系不准确的问题，本专利技术提供了一种基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统，所述检测及标定系统包括霍尔元件阵列、磁场区域扫描平台、支架、数据采集与预处理模块、磁场自由区域标定模块；
[0006]所述霍尔元件阵列，用于进行待测定空间定位以及采集磁场信号；
[0007]所述磁场区域扫描平台，用于固定所述霍尔元件阵列，并驱动所述霍尔元件阵列在所述待测定空间的旋转和平移，遍历采集所述待测定空间的磁场信号；
[0008]所述支架，用于固定所述磁场区域扫描平台，并调整所述磁场区域扫描平台在磁场区域的姿态；
[0009]所述数据采集与预处理模块，用于对阵列中的霍尔元件检测信号进行收集、滤波、放大和模数转换；
[0010]所述磁场自由区域标定模块，基于数据采集与预处理模块输出的信号进行检测磁场强度区分，并与所检测元件的几何位置对应，实现磁场自由区域标定。
[0011]在一些优选的实施例中，所述检测及标定系统还包括可视化模块；
[0012]所述可视化模块，用于对扫描空间做空间内点标定可视化，实现磁场自由区域检测结果可视化。
[0013]在一些优选的实施例中，所述霍尔元件阵列包括N个霍尔元件；
[0014]所述N个霍尔元件按照设定方式排列，N为霍尔元件阵列中霍尔元件的数量。
[0015]在一些优选的实施例中，所述霍尔元件阵列，其霍尔元件的数量N以及霍尔元件的间距，根据所述待测定空间的内径和深度确定。
[0016]在一些优选的实施例中，所述N个霍尔元件，其相邻霍尔元件之间通过逆磁性连接杆链接。
[0017]在一些优选的实施例中，所述霍尔元件和所述磁性连接杆之间通过螺纹固定。
[0018]在一些优选的实施例中，所述霍尔元件阵列，通过传动杆固定设置于所述磁场区域扫描平台上；
[0019]调整所述传动杆在磁场区域的姿态，使所述传动杆与磁场区域的几何中心重叠。
[0020]本专利技术的另一方面，提出了一种基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定方法，基于上述的基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统，所述检测及标定方法包括：
[0021]步骤S1，获取待测定空间的内径及深度，并基于所述待测定空间的内径及深度，获取霍尔元件阵列中霍尔元件的数量和霍尔元件的间距；
[0022]步骤S2，以待测定空间的几何中心与最外侧截面中心构成的水平线为旋转轴，通过磁场区域扫描平台驱动霍尔元件阵列的旋转和平移；
[0023]步骤S3，采集霍尔元件阵列的旋转和平移中的磁场信号，并进行滤波、放大和模数转换；
[0024]步骤S4，将转换后的信号与磁场区域扫描平台的坐标系结合，并对不同强度范围内的磁场信号进行标记；
[0025]步骤S5，将磁场强度为0的区域标定为磁场自由区域，并基于坐标定位获取磁场自由区域的体积。
[0026]在一些优选的实施例中，步骤S2之后还设置有系统校准的步骤，其方法为：
[0027]以霍尔元件阵列的旋转角度为0和平移距离为0的位置，进行断层扫描，检测霍尔元件的工作状态以及数据采集与预处理模块、磁场自由区域标定模块的运行状态，完成系统校准。
[0028]在一些优选的实施例中，步骤S4中将转换后的信号与磁场区域扫描平台的坐标系结合，其方法为：
[0029]将霍尔元件阵列与传动杆连接处的质心作为坐标系原点(0，0，0)，霍尔元件位置记作(r，0，0)，r为霍尔元件与所述质心的距离，将每次位移的位置偏移量记作(Δθ，Δd)，Δθ代表旋转角度，Δd代表平移距离；
[0030]基于霍尔元件的位置(r，0，0)和每次位移的位置偏移量(Δθ，Δd)，获得位置更新后的霍尔元件的坐标(rcos(Δθ)，rsin(Δθ)，Δd)。
[0031]本专利技术的有益效果：
[0032]本专利技术基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统，能够较为精准且量化地标定磁场区域中磁场自由线空间位置并借助软件实现可视化展示，且不局限于实际测量尺寸，可根据实际应用场景进行测量边界拓展，所测得磁场区域均能与空间内三维坐标构建唯一映射关系。
附图说明
[0033]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0034]图1是本专利技术基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统的组成示意图；
[0035]图2是本专利技术基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统一种实施例的霍尔元件阵列示意图；
[0036]图3是本专利技术基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定方法的流程示意图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。
[0038]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0039]本专利技术提供一种基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统，受核磁共振影像层间分辨率干扰较小并能够有效联合各层之间的语义信息，进而发挥基于经验学习方法在磁共振图像分类问题中的优势。基于深度强化学习针对核磁共振影像实现拟人读图行为下的样本分类方法，从磁共振图像中找到有效分析区域，实现量化分析，并基于该分析区域实现个体级别的样本分类的框架和方法。
[0040]本专利技术的一种基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统，所述检测及标定系统包括霍尔元件阵列、磁场区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统，其特征在于，所述检测及标定系统包括霍尔元件阵列、磁场区域扫描平台、支架、数据采集与预处理模块、磁场自由区域标定模块；所述霍尔元件阵列，用于进行待测定空间定位以及采集磁场信号；所述磁场区域扫描平台，用于固定所述霍尔元件阵列，并驱动所述霍尔元件阵列在所述待测定空间的旋转和平移，遍历采集所述待测定空间的磁场信号；所述支架，用于固定所述磁场区域扫描平台，并调整所述磁场区域扫描平台在磁场区域的姿态；所述数据采集与预处理模块，用于对阵列中的霍尔元件检测信号进行收集、滤波、放大和模数转换；所述磁场自由区域标定模块，基于数据采集与预处理模块输出的信号进行检测磁场强度区分，并与所检测元件的几何位置对应，实现磁场自由区域标定。2.根据权利要求1所述的基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统，其特征在于，所述检测及标定系统还包括可视化模块；所述可视化模块，用于对扫描空间做空间内点标定可视化，实现磁场自由区域检测结果可视化。3.根据权利要求1或2所述的基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统，其特征在于，所述霍尔元件阵列包括N个霍尔元件；所述N个霍尔元件按照设定方式排列，N为霍尔元件阵列中霍尔元件的数量。4.根据权利要求3所述的基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统，其特征在于，所述霍尔元件阵列，其霍尔元件的数量N以及霍尔元件的间距，根据所述待测定空间的内径和深度确定。5.根据权利要求4所述的基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统，其特征在于，所述N个霍尔元件，其相邻霍尔元件之间通过逆磁性连接杆链接。6.根据权利要求5所述的基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统，其特征在于，所述霍尔元件和所述磁性连接杆之间通过螺纹固定。7.根据权利要求1所述的基于霍尔原件阵列的磁场自由区域检测及标定系统，其特征在于，所述霍尔元件阵列，通过传动杆固...

【专利技术属性】
技术研发人员：田捷，邵立智，安羽，刘振宇，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：