CN103344835B - 一种磁感应测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁感应测试方法，具体测试步骤为：1）初步测量；2）判断是否需要精确测量；3）精确测量；4)输出磁感应图像。本发明在操作人员确定被测物体的初步测量区域后，对被测物体进行初步测量，初步测量的测试点多少由操作人员确定，根据测试结果生成磁感应图像；操作人员对磁感应图像进行判断，确定精确测量的成像区域，确定精确测量过程中的测试点数和测试点分布区域，再依次读取测试点的数据，生成精确测量的图像。根据需要，可以多少重新确定测量区域，确定每次测量的方式，实用性更强。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁学性能测试领域，特别是一种磁感应测试方法。
背景技术
磁感应成像技术是一种非接触式测量组织电导率的成像技术。利用通过正弦电流的激励线圈产生主磁场，将被测物体置于主磁场中，测量主磁场下物体内部诱导出涡流电流产生二次磁场引起的空间磁场分布变化，磁感应测量仪能感应综合的磁场生成一个电压信号，当物体的电导率发生改变，物体内部的涡流电流分布将随之改变，从而测量仪感应的电压也发生变化，因此检测线圈电压的变化与电导率分布存在密切的关系，利用重构算法可以实现对被测物体内部电导率分布的图像显示。传统的磁感应成像技术中，往往采用一个固定大小，固定线圈的模型，然而，实际使用中由于被测物体不方便移动或难以移动，造成测量的不便性。同时，由于传统测量方法中使用的检测线圈和参考线圈固定在一个模型上，对测量区域进行一次性均匀测量，在第一次测量完成后，无法根据需要，对特定区域再进行精确测量，无法满足实际使用需求。
发明内容
本发明的目的就是提供一种磁感应测试方法，它可以非接触式在物体上方进行测量，同时可以待物体进行初步测量和精确测量，根据被测物体的实际情况，确定适合的测量方式，提高成像效果。
本发明是通过以下技术方案来实现的，
一种磁感应测试方法，使用该测量方法的装置包括由激励源和激励线圈组成的主磁场产生装置、由检测线圈传感器、参考线圈传感器和信号处理电路为一体的二次磁场测量及PC上位机，其测试包括以下步骤：1）初步测量；4）输出重构的磁感应图像；在步骤1）和步骤4）之间还包括，
步骤2）：根据步骤1）测量后所重构的磁感应图像，判断是否需要精确测量，若是则转入步骤3），若不是，则转入步骤4）；
步骤3）：精确测量；所述步骤3）具体包括以下子步骤：3-1）根据上一次测量后所重构的磁感应图像，确定下一步测量过程中的待测区域；
3-2）根据待测区域范围大小和精确测量的精度需求，确定激励线圈的形状、大小、位置和数量以及确定二次磁场测量仪在待测区域内进行不同位置测量的次数；
3-3）根据步骤3-2）中待测区域的范围大小和测量的次数，制作相应的柔性表面覆膜或标示线，以标示出二次磁场测量仪每次测量的具体位置；
3-4）将激励线圈套于被测物上，激励源作用于激励线圈上，二次磁场测量仪根据步骤3-3）确定的具体位置依次测量二次磁场；
3-5）二次磁场测量仪中的信号电路对步骤3-4）中测量到的信号进行处理，并将处理的信号传给PC上位机，完成待测物体测量区域的磁感应图像重构，并转入步骤2）。
进一步，所述步骤1）具体包括以下子步骤：
1-1）确定待测物体的测量区域；
1-2）根据测量区域的范围大小和初步测量的精度需求，确定二次磁场测量仪在测量区域内进行不同位置测量的次数；
1-3）根据步骤1-2）中测量区域的范围大小和测量的次数，制作相应的柔性表面覆膜或标示线，以标示出二次磁场测量仪每次测量的具体位置；
1-4）将激励线圈套于被测物上，激励源作用于激励线圈上，二次磁场测量仪根据步骤1-3）确定的具体位置依次测量二次磁场；
1-5）二次磁场测量仪中的信号电路对步骤1-4）中测量到的信号进行处理，并将处理的信号传给PC上位机，完成待测物体测量区域的磁感应图像重构；
进一步，所述步骤3-2）中二次磁场测量仪在待测部位范围内进行不同位置测量的次数为8或8的倍数，所述步骤3-3）中二次磁场测量仪的每次测量位置平均分布在柔性表面覆膜或标示线覆盖的区域内。
进一步，所述步骤1-2）中二次磁场测量仪在待测部位范围内进行不同位置测量的次数为8或8的倍数，所述步骤1-3）中二次磁场测量仪的每次测量位置平均分布在柔性表面覆膜或标示线覆盖的区域内。
进一步，所述二次磁场测量仪由检测线圈传感器、参考线圈传感器和信号处理电路组成，参考线圈传感器产生的参考信号和检测线圈传感器产生的检测信号经过隔离放大共同作用于增益相位检波器，增益相位检波器发出的信号经过滤波和AD采样进入控制器中并存储，最终控制器将数据传入PC上位机中形成磁感应图像。
进一步，所述参考线圈传感器与检测线圈传感器的结构相同，所述参考线圈传感器包括电路板体，电路板体的正反两面覆有一圈一圈的检测线圈且电路板体正反两面的检测线圈结构相同，所述参考线圈传感器夹在两块屏蔽电路板之间。
进一步，所述控制器包括数据存储电路，存储电路将采样的数据进行存储保存。
进一步，所述控制器还包括充电控制模块和人机接口电路；所述充电控模块用于控制电池的充电时间，并显示电池剩余电量；所述人机接口电路，用于输出数据到上位机。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
本发明在操作人员确定了被测物体的初步测量区域后，对被测物体进行初步测量，初步测量的测试点多少由操作人员确定，根据测试结果生成被测区域的磁感应图像；操作人员对图像进行判断，是否有地方需要更清晰的图像，确定精确测量的成像区域，操作人员确定该区域的成像精确程度，从而确定精确测量过程中的测试点数和测试点分布区域，再依次读取测试点的数据，生成精确测量的图像。根据需要，操作人员可以多次重新确定测量区域，确定每次测量的方式，生成实际需要的图像，适用性更强。同时，本发明所使用的传感器不受固有模型的限制，可以与待测物体更好的贴合，提高信号接收的精度。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明方法流程图；
图2为测试原理的结构示意图；
图3为重构的磁感应图像的滤波反投影算法示意图；
图4为重构的磁感应图像的正则化算法示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
磁感应测试装置，包括由激励源和激励线圈组成的主磁场产生装置二次磁场测量仪及用于图像处理和生成的PC上位机。激励源产生激励信号作用于激励线圈产生主磁场。二次磁场测量仪包括检测线圈传感器、参考线圈传感器和信号处理电路，信号处理电路包括隔离放大器、增益相位检波器、AD采样芯片和控制器，参考线圈传感器产生的参考信号和检测线圈传感器产生的检测信号经过隔离放大和滤波共同作用于增益相位检波器，增益相位检波器发出的信号经过滤波和AD采样进入控制器中并存储，最终控制器将数据传入PC上位机中形成三维空间磁感应图像。
所述参考线圈传感器与检测线圈传感器的结构相同，所述参考线圈传感器包括电路板体，电路板体的正反两面覆有一圈一圈的检测线圈且电路板体正反两面的检测线圈结构相同，所述参考线圈传感器夹在两块屏蔽电路板之间。
所述控制器包括数据存储电路、充电控制模块和人机接口电路，存储电路将采样的数据进行存储保存，所述充电控模块用于控制电池的充电时间，并显示电池剩余电量；所述人机接口电路，用于将数据通过有线或无线的方式输出到上位机。
本磁感应测试装置中的激励线圈，由多个位置、大小、形状可改变的线圈组成。检测线圈传感器、参考线圈传感器和信号处理电路三者一体式设计，所述检测线圈传感器的位置根据检测对象的位置和成像的精细程度改变而改变。
使用磁感应测试装置的具体测试方法，具体包括以下步骤，
1）初步测量
1-1）确定待测物体的测量区域；
1-2）根据测量区域的范围大小和初步测量的精度需求，确定二次磁场测量仪在测量区域内进行不同位置测量的次数；
1-3）根据步骤1-2）中测量区域的范围大小和测量的次数，制作相应的柔性表面覆膜或标示线，以标示出二次磁场测量仪每次测量的具体位置；
1-4）将激励线圈套于被测物上，激励源作用于激励线圈上，二次磁场测量仪根据步骤1-3）确定的具体位置依次测量二次磁场；
1-5）二次磁场测量仪中的信号电路对步骤1-4）中测量到的信号进行处理，并将处理的信号传给PC上位机，完成待测物体测量区域的磁感应图像重构。
2）根据步骤1）测量后所重构的磁感应图像，判断是否需要精确测量，若是则转入步骤3），若不是，则转入步骤4）。
3）精确测量
3-1）根据上一次测量后所重构的磁感应图像，确定下一步测量过程中的待测区域；
3-2）根据待测区域范围大小和精确测量的精度需求，确定激励线圈的形状、大小、位置和数量以及确定二次磁场测量仪在待测区域内进行不同位置测量的次数；
3-3）根据步骤3-2）中待测区域的范围大小和测量的次数，制作相应的柔性表面覆膜或标示线，以标示出二次磁场测量仪每次测量的具体位置；
3-4）将激励线圈套于被测物上，激励源作用于激励线圈上，二次磁场测量仪根据步骤3-3）确定的具体位置依次测量二次磁场；
3-5）二次磁场测量仪中的信号电路对步骤3-4）中测量到的信号进行处理，并将处理的信号传给PC上位机，完成待测物体测量区域的磁感应图像重构，并转入步骤2）。
4）输出重构的磁感应图像
步骤1-2）和步骤3-2）中二次磁场测量仪在待测部位范围内进行不同位置测量的次数为8或8的倍数，步骤1-3）和步骤3-3）中二次磁场测量仪的每次测量位置平均分布在柔性表面覆膜或标示线覆盖的区域内。
根据测量方式的不同，对于测量点分布在平面区域中的重构采用正则化方法，如图4所示。而对于分布在环形区域上的重构采用滤波反投影方法，如图3所示。
本发明在操作人员确定了被测物体的初步测量区域后，对被测物体进行初步测量，初步测量的测试点多少由操作人员确定，根据测试结果生成被测区域的磁感应图像；操作人员对图像进行判断，是否有地方需要更清晰的图像，确定精确测量的成像区域，操作人员确定该区域的成像精确程度，从而确定精确测量过程中的测试点数和测试点分布区域，再依次读取测试点的数据，生成精确测量的图像。根据需要，操作人员可以多次重新确定测量区域，确定每次测量的方式，生成实际需要的图像，适用性更强。同时，本发明所使用的传感器不受固有模型的限制，可以与待测物体更好的贴合，提高信号接收的精度。本发明可以作用于生物或各种具有导电性能的物体。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种磁感应测试方法，使用该测量方法的装置包括由激励源和激励线圈组成的主磁场产生装置、由检测线圈传感器、参考线圈传感器和信号处理电路为一体的二次磁场测量仪及PC上位机，其测试包括以下步骤：1）初步测量；4）输出重构的磁感应图像；其特征在于：在步骤1）和步骤4）之间还包括，
步骤2）：根据步骤1）测量后所重构的磁感应图像，判断是否需要精确测量，若是则转入步骤3），若不是，则转入步骤4）；
步骤3）：精确测量；所述步骤3）具体包括以下子步骤：3-1）根据上一次测量后所重构的磁感应图像，确定下一步测量过程中的待测区域；
3-2）根据待测区域范围大小和精确测量的精度需求，确定激励线圈的形状、大小、位置和数量以及确定二次磁场测量仪在待测区域内进行不同位置测量的次数；
3-3）根据步骤3-2）中待测区域的范围大小和测量的次数，制作相应的柔性表面覆膜或标示线，以标示出二次磁场测量仪每次测量的具体位置；
3-4）将激励线圈套于被测物上，激励源作用于激励线圈上，二次磁场测量仪根据步骤3-3）确定的具体位置依次测量二次磁场；
3-5）二次磁场测量仪中的信号电路对步骤3-4）中测量到的信号进行处理，并将处理的信号传给PC上位机，完成待测物体测量区域的磁感应图像重构，并转入步骤2）。
2.根据权利要求1所述的一种磁感应测试方法，其特征在于：所述步骤1）具体包括以下子步骤：
1-1）确定待测物体的测量区域；
1-2）根据测量区域的范围大小和初步测量的精度需求，确定二次磁场测量仪在测量区域内进行不同位置测量的次数；
1-3）根据步骤1-2）中测量区域的范围大小和测量的次数，制作相应的柔性表面覆膜或标示线，以标示出二次磁场测量仪每次测量的具体位置；
1-4）将激励线圈套于被测物上，激励源作用于激励线圈上，二次磁场测量仪根据步骤1-3）确定的具体位置依次测量二次磁场；
1-5）二次磁场测量仪中的信号电路对步骤1-4）中测量到的信号进行处理，并将处理的信号传给PC上位机，完成待测物体测量区域的磁感应图像重构。
3.根据权利要求1所述的一种磁感应测试方法，其特征在于：所述步骤3-2）中二次磁场测量仪在待测部位范围内进行不同位置测量的次数为8或8的倍数，所述步骤3-3）中二次磁场测量仪的每次测量位置平均分布在柔性表面覆膜或标示线覆盖的区域内。
4.根据权利要求2所述的一种磁感应测试方法，其特征在于：所述步骤1-2）中二次磁场测量仪在待测部位范围内进行不同位置测量的次数为8或8的倍数，所述步骤1-3）中二次磁场测量仪的每次测量位置平均分布在柔性表面覆膜或标示线覆盖的区域内。
5.根据权利要求3或4所述的一种磁感应测试方法，其特征在于：所述二次磁场测量仪由检测线圈传感器、参考线圈传感器和信号处理电路组成，参考线圈传感器产生的参考信号和检测线圈传感器产生的检测信号经过隔离放大共同作用于增益相位检波器，增益相位检波器发出的信号经过滤波和AD采样进入控制器中并存储，最终控制器将数据传入PC上位机中形成磁感应图像。
6.根据权利要求5所述的一种磁感应测试方法，其特征在于：所述参考线圈传感器与检测线圈传感器的结构相同，所述参考线圈传感器包括电路板体，电路板体的正反两面覆有一圈一圈的检测线圈且电路板体正反两面的检测线圈结构相同，所述参考线圈传感器夹在两块屏蔽电路板之间。
7.根据权利要求6所述的一种磁感应测试方法，其特征在于：所述控制器包括数据存储电路，存储电路将采样的数据进行存储保存。
8.根据权利要求7所述的一种磁感应测试方法，其特征在于：所述控制器还包括充电控制模块和人机接口电路；
所述充电控模块用于控制电池的充电时间，并显示电池剩余电量；
所述人机接口电路，用于输出数据到上位机。
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