CN103697801B - 磁体电学中心的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种磁体电学中心的检测装置和方法，所述检测装置包括：探头阵列，包括预定数量且呈线性排布的测量探头；测量主轴，所述探头阵列设置于所述测量主轴上，所述测量主轴的一端标有相对于中心参考点位置的测量刻度，所述中心参考点为所述探头阵列所在位置的所述测量主轴上任意一点；射频收发器，用于发射射频脉冲信号和接收模拟电压信号；控制处理器，包括控制单元和数据处理单元。本发明技术方案能够减少测量磁体电学中心的时间，降低由过多人工操作带来的操作复杂性，提高测量结果的精度。

Description

磁体电学中心的检测装置及方法

技术领域

本发明涉及磁共振技术领域，特别涉及磁体电学中心的检测装置和方法。

背景技术

磁共振成像（MRI，Magnetic Resonance Imaging）作为核磁共振应用的重要领域，由于其对人体软组织有极好的分辨力、成像参数能提供丰富的诊断信息、对人体没有电离辐射损伤等诸多优点，磁共振系统已成为医学临床诊断的主要工具之一。磁体是磁共振系统的重要组成部分，在磁体设计时，磁体产生的磁场沿着磁体主轴方向的变化呈一个对称分布，一般情况下，在主轴方向上偏离对称中心10mm以内的某一点或者对称中心点称为磁体的理想电学中心。在生产磁共振系统时，梯度线圈和体线圈的装配需要参考此磁体的理想电学中心。但是，在实际制作磁体过程中，由于制作误差，磁体的理想电学中心往往会偏离设计时的位置，因此，在装配梯度线圈和体线圈前需要对磁体电学中心进行检测。

现有技术中，对磁体电学中心的测量是通过如下方法进行的：将分布着一定数量探头的测量面板放入磁体中，按固定角度旋转测量面板，每旋转一次测量面板测得一组磁场分布，旋转360°（即一周）后，便能得到一个完整的球面上的磁场分布；根据磁场分布计算某些特征量，若该特征量的数值在一定数值范围以内，则此时测量区域的中心为磁体电学中心，否则将根据该特征量的数值向前或向后移动测量面板，重新旋转测量面板测量球面上的磁场分布，再次计算特征值进行判断，直到找到磁体电学中心为止。

由于每对一个位置测量球面上的磁场分布，都需要多次旋转测量面板，上述测量方法大大增加了测试时间，提高了测试成本。另一方面，整个测量磁体电学中心的过程中，旋转和移动测量面板都是通过人工操作进行的，过多的人工操作将带来操作复杂性，降低测量结果的精度。

发明内容

本发明解决的是使用现有技术测试磁体电学中心测试时间长、测试结果精度低的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种磁体电学中心的检测装置，包括：探头阵列，包括预定数量且呈线性排布的测量探头，所述测量探头用于反馈模拟电压信号以检测其所处位置的磁场强度；测量主轴，所述探头阵列设置于所述测量主轴上，所述测量主轴的一端标有相对于中心参考点位置的测量刻度，所述中心参考点为所述探头阵列所在位置的所述测量主轴上任意一点；射频收发器，与所述探头阵列连接，用于发射射频脉冲信号和接收所述模拟电压信号；控制处理器，与所述射频收发器连接，包括：控制单元，用于发送测场序列以检测所述测量探头所处位置的磁场强度，所述测场序列用于控制所述射频收发器对所述测量探头发射射频脉冲信号和接收所述测量探头反馈的模拟电压信号；数据处理单元，用于分析所述磁场强度，判断所述中心参考点是否位于磁体电学中心。

可选的，所述射频收发器包括：射频脉冲发生器，用于产生所述射频脉冲信号的数字信号，所述射频脉冲发生器的输入端连接所述控制单元；数模转换器，用于将所述数字信号转换成所述射频脉冲信号的模拟信号，所述数模转换器的输入端与所述射频脉冲发生器的输出端连接；射频功率放大器，用于将所述射频脉冲信号的模拟信号放大为所述射频脉冲信号并发送，所述射频功率放大器的输入端与所述数模转换器的输出端连接，所述射频功率放大器的输出端与所述探头阵列连接；模数转换器，用于将所述测量探头反馈的模拟电压信号转换为数字电压信号，所述模数转换器的输出端与所述控制单元连接。

可选的，还包括前置放大器，用于将所述测量探头反馈的模拟电压信号放大并发送，所述前置放大器的输入端与所述探头阵列连接，所述前置放大器的输出端与所述模数转换器的输入端连接。

可选的，所述测量探头包括小型线圈以及高氢原子密度的样品。

可选的，所述小型线圈的主轴垂直于所述磁体产生的主磁场方向。

可选的，所述高氢原子密度的样品放置于所述小型线圈内。

可选的，还包括用于稳固所述测量主轴至所述磁体的主轴中心线上的测量支架。

可选的，所述测量支架包括两个横梁支架，磁体前后各一个。

可选的，还包括数据线及线缆，所述射频收发器通过所述数据线与所述控制处理器连接，所述射频收发器通过所述线缆与所述探头阵列连接。

可选的，所述测场序列包括测量探头选择信号和射频脉冲发射/接收切换信号。

可选的，所述预定数量的取值为不小于13。

为解决上述问题，本发明还提供了一种使用所述磁体电学中心的检测装置的磁体电学中心的检测方法，所述磁体的一端为参考端面，包括：

（a）将所述磁体电学中心的检测装置的测量主轴通过所述测量支架固定在所述磁体的主轴中心线上，所述中心参考点偏离所述磁体理想电学中心预定距离，所述测量主轴标有测量刻度的一端位于所述参考端面；

（b）通过所述控制处理器的控制单元发送测场序列，以检测所述测量探头所处位置的磁场强度；

（c）通过对所述磁场强度的分析，得到判断项；

（d）通过判断所述判断项是否在参考数值范围内，确定所述中心参考点是否位于磁体电学中心；

（e）若所述判断项不在所述参考数值范围内，则所述中心参考点未位于磁体电学中心，沿着磁体主轴中心线移动所述测量主轴，重复步骤（b）~步骤（d）；

（f）若所述中心参考点位于磁体电学中心，测量结束。

可选的，所述预定距离的取值为3mm。

可选的，所述判断项为所述磁场强度用多项式表示时的高阶项系数。

可选的，所述参考数值范围由所述磁体结构确定。

与现有技术相比，本发明技术方案提供的磁体电学中心的检测装置和方法，在操作过程中，只需要沿着磁体主轴中心线移动测量主轴，不进行旋转操作，有效地减少了测试时间。另一方面，由于不需要进行旋转操作，减少了人工操作步骤，降低了人工操作带来的复杂性，提高了测量结果的精度。

附图说明

图1是本发明实施方式的磁体电学中心的检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的磁体电学中心的检测装置的部分结构示意图；

图3是本发明实施方式的磁体电学中心的检测方法的流程示意图；

图4是本发明实施例的测场序列的时序示意图；

图5A是本发明实施例的所述高阶项系数 与所述中心参考点O的位置关系示意图；

图5B是本发明实施例的所述高阶项系数 与所述中心参考点O的位置关系示意图；

图5C是本发明实施例的所述高阶项系数 与所述中心参考点O的位置关系示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术中所描述的，对磁体电学中心的检测现有技术是通过测量球形区域的场分布、计算并判断某些特征量进行的，在测试过程中必须旋转测量面板，由此产生了测试时间长、人工操作复杂、测量结果精度低的问题。因此，发明人经过研究，提供了一种磁体电学中心的检测装置和方法。本技术方案使用探头阵列利用磁共振成像原理，检测每个测量探头所处位置的磁场强度，由于测量时所述测量探头分布在所述磁体的主轴中心线上，所述磁场强度可用一个关于所述测量探头坐标的多项式表示，所述测量探头坐标为所述测量探头相对于磁体参考端面的位置，所述多项式的次数由所述探头阵列的数量决定。每个所述测量探头对应一个磁场强度，对于所述探头阵列在某个测试位置时则可以得到一个多项式组。求解所述多项式组，便能得到所述多项式的系数。由于所述多项式的高阶项系数对位于所述探头阵列所在位置的测量主轴上的中心参考点与磁体电学中心的位置偏差比较敏感，即如果所述中心参考点位于磁体电学中心，所述高阶项系数便很小，甚至为0，反之，所述高阶项系数便很大，因此，在测量过程中可选择一个高阶项系数作为判断项，通过判断所述高阶项系数是否在参考数值范围以内，确定所述中心参考点是否位于磁体电学中心。若所述高阶项系数不在所述参考数值范围内，则所述中心参考点未位于磁体电学中心，沿着磁体主轴中心线移动所述测量主轴，重复操作。使用本技术方案对磁体电学中心检测的整个过程中，不需要对检测装置进行旋转操作，有效地减少了测试时间，另一方面，减少了人工操作步骤，降低了人工操作带来的复杂性，提高了测量结果的精度。

下面结合图1对本发明实施方式的磁体电学中心的检测装置的结构进行详细说明。本发明实施方式的磁体电学中心的检测装置包括：探头阵列16，包括预定数量且呈线性排布的测量探头；测量主轴15，所述探头阵列16设置于所述测量主轴15上，所述测量主轴15的一端标有相对于中心参考点O位置的测量刻度19，所述中心参考点O为所述探头阵列16所在位置的所述测量主轴15上任意一点，为清楚表示中心参考点O，图1作出了辅助线h，所述辅助线h与测量主轴15相互垂直，交点即为中心参考点O；测量支架13，用于稳固所述测量主轴15至所述磁体1的主轴中心线上，为方便理解，图1作出了所述磁体1的主轴中心线MN；射频收发器12，通过线缆18与所述探头阵列16连接，用于发射射频脉冲信号和接收所述测量探头在测量时反馈的模拟电压信号；控制处理器11，通过数据线17与所述射频收发器12连接，包括控制单元111和数据处理单元112。

图2给出了本发明实施例的磁体电学中心的检测装置的部分结构示意图，参考图2，所述射频收发器12包括：射频脉冲发生器122，用于产生射频脉冲信号的数字信号，所述射频脉冲发生器122的输入端连接所述控制单元111；数模转换器123，用于将所述数字信号转换成所述射频脉冲信号的模拟信号，所述数模转换器123的输入端与所述射频脉冲发生器122的输出端连接；射频功率放大器124，为了保证所述测量探头接收到的射频脉冲信号质量，因此需要用射频功率放大器124，将所述射频脉冲信号的模拟信号放大并发送，所述射频功率放大器124的输入端与所述数模转换器123的输出端连接，所述射频功率放大器124的输出端与所述探头阵列16连接；模数转换器121，用于将所述测量探头反馈的模拟电压信号转换为数字电压信号，所述模数转换器121的输出端与所述控制单元111连接。由于所述测量探头反馈的模拟电压信号通过线缆在传输过程中会产生损耗，噪声信号也会增加，在本实施例中，所述磁体电学中心的检测装置还包括前置放大器20，用于将所述测量探头反馈的模拟电压信号放大并发送，所述前置放大器20的输入端与所述探头阵列16连接，所述前置放大器20的输出端与所述模数转换器121的输入端连接。

需要说明的是，在本实施例中，所述模数转换器121、所述射频脉冲发生器122、所述数模转换器123、所述射频功率放大器124均集成于所述射频收发器12的内部，本领域技术人员应当可以理解，上述各功能单元也可以独自存在，或是以其他形式集成在一起。例如，将所述射频脉冲发生器122集成于所述控制处理器11中；或者让射频脉冲发生器122独自存在，通过数据线与所述控制单元111连接，通过线缆与所述数模转换器123连接；或者将所述射频脉冲发生器122和所述数模转换器123均集成于所述控制处理器11中，这些都是可以实现的，所述各功能单元的集成方式并不影响本发明的实质。

基于上述的磁体电学中心的检测装置，本发明实施方式还提供了磁体电学中心的检测方法，如图3所示，包括：

步骤S1：将测量主轴通过所述测量支架固定在所述磁体的主轴中心线上，所述中心参考点偏离所述磁体理想电学中心预定距离，所述测量主轴标有测量刻度的一端位于所述参考端面；

步骤S2：通过所述控制处理器的控制单元发送测场序列，以检测所述测量探头所处位置的磁场强度；

步骤S3：通过对所述磁场强度的分析，得到判断项；

步骤S4：通过判断所述判断项是否在参考数值范围内，确定所述中心参考点是否位于磁体电学中心；

步骤S5：若所述判断项不在所述参考数值范围内，则所述中心参考点未位于磁体电学中心，沿着磁体主轴中心线移动所述测量主轴，重复步骤S2~步骤S4；

步骤S6：若所述中心参考点位于磁体电学中心，测量结束。

为更好地对本发明的实施方式进行理解，下面结合附图对本发明技术方案所述的磁体电学中心的检测装置和方法做详细的描述。

在本实施例中，所述测量探头包括小型线圈以及高氢原子密度的样品，所述高氢原子密度的样品放置于所述小型线圈内，所述小型线圈的主轴垂直于所述磁体1产生的主磁场方向。

首先，执行步骤S1，将测量主轴15通过所述测量支架13固定在所述磁体1的主轴中心线MN上，所述中心参考点O偏离所述磁体理想电学中心预定距离，所述测量主轴15标有测量刻度19的一端位于所述参考端面14。具体地，在本实施例中，所述测量支架13包括两个横梁支架，磁体前后各一个（图示为磁体前端的横梁支架，后端横梁支架图未示）。本领域技术人员应当可以理解，所述测量支架13也可以是其他结构，只要能将所述测量主轴15固定在所述磁体1的主轴中心线MN上即可。所述探头阵列16设置于测量主轴15上，所述测量探头在测量主轴15上呈线性但并不一定为等距离分布，所述中心参考点O为所述探头阵列16所在位置的所述测量主轴15上任意一点。由于磁体理想电学中心设计时的位置是根据实际情况而定的，可以为距离磁体几何中心的位置偏差10mm以内的某一点，也可以就是磁体几何中心，在本实施例中，为了方便说明，磁体的理想电学中心设置为与磁体几何中心重合，因此将所述中心参考点O的初始位置设置于偏离所述磁体几何中心预定距离，能够缩小要测量的测量区域。在本实施例中，中心参考点O位于所述磁体1几何中心偏左3mm的位置，在测试过程中，则向右移动所述测量主轴15。在其他实施例中，也可以设置中心参考点O位于所述磁体1几何中心偏右预定距离的位置，在测试过程中，则向左移动所述测量主轴15。所述测量刻度19是表示相对于中心参考点O的距离，在测试时，通过读取刻度19在参考端面14的数值，就能清楚地知道所述中心参考点O在所述磁体1中的位置。在本实施例中，所述测量刻度19在参考端面14的初始位置的刻度值为695mm，则同时也能计算出磁体几何中心距离参考端面的距离为698mm。

选取所述测量主轴15上的任意一点为原点，沿着所述磁体1的主轴中心线MN建立第一局部坐标系，由于在制作测量主轴15时，所述探头阵列16中的每个测量探头在所述测量主轴15上的位置便已固定，因此，只要确定了原点的位置，就能知道所述每个测量探头和所述中心参考点O在所述第一局部坐标系中的精确坐标。选取所述参考端面14上点P为原点，沿着所述磁体1的主轴中心线MN建立第二局部坐标系，所述点P为所述测量主轴15与所述参考端面14的垂直交点。所述第一局部坐标系与所述第二局部坐标系均平行于所述磁体1的主轴，根据所述中心参考点O距离所述第二局部坐标系原点P的距离，即所述测量刻度19在参考端面的数值，就能得到每个所述测量探头在所述第二局部坐标系中的坐标值Z₁、Z₂、…、Z_n，其中，n为所述预定数量，即所述测量探头的个数。具体地，为使计算简化，在本实施例中，选取所述中心参考点O作为所述第一局部坐标系的原点，若所述探头阵列16中的第10个测量探头和第15个测量探头在所述第一局部坐标系中的坐标值分别为-3mm和5mm，则在初始位置，即所述中心参考点O与所述参考端面14距离695mm的位置，所述第10个测量探头和所述第15个测量探头在所述第二局部坐标系中的坐标值Z₁₀为692mm、Z₁₅为700mm。当然，如果所述中心参考点O与所述第一局部坐标系的原点不重合，那么首先需要读出所述中心参考点O在所述第一局部坐标系中的坐标值，计算出各测量探头距离所述中心参考点O的距离，然后再读出在所述第二局部坐标系中所述中心参考点O的坐标值，据此计算出所述各测量探头在所述第二局部坐标系的坐标值。如前所述，本发明技术方案对磁体电学中心的测量是基于所述多项式的高阶项系数对所述中心参考点与磁体电学中心的位置偏差比较敏感来判断的，当所述高阶项小于12阶时，所述高阶项系数对所述位置偏差就不是很敏感，因此，用作判断的所述高阶项应该不小于12阶。由于所述多项式最高阶数≤n-1，所以n的取值应该不小于13，在本实施例中，n为20。

执行步骤S2，通过所述控制处理器11的控制单元111发送测场序列，以检测所述测量探头所处位置的磁场强度。本发明技术方案利用了磁共振成像原理来检测所述测量探头所处位置的磁场强度，根据磁共振成像原理，所述测场序列包括测量探头选择信号和射频脉冲发射/接收切换（T/R，Transmit/Receive）信号。

对于磁共振成像原理，本领域的技术人员应当可以理解，在此不再赘述，下面结合图2和图4对检测每个所述测量探头所处位置的磁场强度的过程作简要的说明。

首先，由控制处理器11的控制单元111发出所述测量探头选择信号，将测场通路通到第一个测量探头。在t1至t4时刻，所述T/R信号为高电平，表示所述控制单元111向所述射频收发器12发送射频脉冲发射信号。所述射频收发器12中的射频脉冲发生器122接收到所述射频脉冲发射信号后，在t2时刻产生射频脉冲（RF，Radio Frequency）信号的数字信号，所述射频脉冲信号的数字信号经过所述数模转换器123转换为射频脉冲信号的模拟信号，所述射频功率放大器124将所述射频脉冲信号的模拟信号放大为所述射频脉冲信号，通过线缆18发送至所述探头阵列16中被选择的第一个测量探头。通过调节射频脉冲发生器122使所述射频脉冲信号的频率与所述磁体1产生的磁场频率相同，所述测量探头中氢原子质子会发生进动。在所述射频脉冲信号持续一段时间后，在t4时刻，控制单元111发出的所述T/R信号变为低电平，表示所述控制单元111向所述射频脉冲收发器12发送射频脉冲接收信号，所述射频收发器12不再向所述第一个测量探头发送所述射频脉冲信号。在所述射频脉冲信号停止后，磁场中会产生一个自由感应衰减(FID,Free InductionDecay)信号，在t5时刻，所述第一个测量探头接收所述FID信号，所述前置放大器20放大所述FID信号并通过线缆发送至所述模数转换器121。所述FID信号为模拟电压信号，所述模拟电压信号经所述模数转换器121转换为数字电压信号后发送至所述控制单元111。需要说明的是，图4所示的测场序列原理图是在理想状态下的信号波形，在实际应用中，各信号会存在一定的延时。

所述控制单元111经过分析所述数字电压后，得到所述第一个测量探头所处位置处的磁场强度B₁。所述控制单元111再次发出测量探头选择信号，将测场通路通到第二个测量探头，重复上述步骤，即能得到所述第二个测量探头所处位置处的磁场强度B₂。重复上述操作，直到得到所有所述测量探头所处位置处的磁场强度，在本实施例中，测量得到的磁场强度为B₁、B₂、...、B₂₀。

执行步骤S3，通过对所述磁场强度B₁、B₂、…、B₂₀的分析，得到判断项。具体地，由控制处理器11中的数据处理单元112实现。由于测量时所述测量探头分布在所述磁体1的主轴中心线上，每个所述磁场强度B可用一个关于所述测量探头坐标Z的多项式表示，即 $B=A_0^0+A_1^{0}Z+A_2^0{Z}^2+...+A_{15}^0{Z}^{15}+...+A_n^0{Z}^n,$ 其中， ...、 为所述多项式的系数，所述测量探头坐标为所述测量探头在所述第二局部坐标系中的坐标值。在本实施例中，n=20，所述磁场强度为B₁、B₂、…、B₂₀可分别用所述多项式来表示，得到多项式组：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_1=A_0^0+A_1^0{Z}_1+A_2^0{Z_1}^2+...+A_{19}^0{Z_1}^{19}\\ B_2=A_0^0+A_1^0{Z}_2+A_2^0{Z_2}^2+...+A_{19}^0{Z_2}^{19}\\ ...\\ B_{20}=A_0^0+A_1^0{Z}_{20}+A_2^0{Z_{20}}^2+...+A_{19}^0{Z_{20}}^{19}\end{array}\right.$

所述多项式组可用矩阵方程[Z][A]=[B]表示，其中，[Z]表示所述探头阵列的坐标矩阵，[A]表示所述多项式系数矩阵，[B]表示所述磁场强度矩阵，具体地，

$\left[Z\right]=\left[\begin{array}{ccccc}1& Z_1& {Z_1}^2& ...& {Z_1}^{19}\\ 1& Z_2& {Z_2}^2& ...& {Z_2}^{19}\\ .& .& .& ...& .\\ 1& Z_{20}& {Z_{20}}^2& ...& {Z_{20}}^{19}\end{array}\right],$ $\left[B\right]=\left[\begin{array}{c}{B}_1\\ B_2\\ ...\\ B_{20}\end{array}\right],$ $\left[A\right]=\left[\begin{array}{c}{A}_0^0\\ A_1^0\\ ...\\ A_{19}^0\end{array}\right].$

由于所述探头阵列的坐标矩阵[Z]和所述磁场强度矩阵[B]均为已知量，利用数学算法，比如最小二乘法，可计算出所述多项式系数矩阵[A]，得到所述多项式系数 ...、 ...、 需要说明的是，在计算所述矩阵方程时，也可以采用其他数学算法，比如线性方程组求解方法。

由于所述多项式系数中的高阶项系数对所述中心参考点O与磁体电学中心的位置偏差比较敏感，即如果所述中心参考点O位于磁体电学中心，所述高阶项系数便很小，甚至为0，反之，所述高阶项系数便很大，因此，选择高阶项系数作为判断项。当所述高阶项小于12阶时，所述高阶项系数对所述位置偏差就不是很敏感，所以被选择的所述高阶项应该不小于12阶，在本实施例中，选择15阶的高阶项系数 作为判断项。

执行步骤S4，通过判断所述高阶项系数是否在参考数值范围内，确定所述中心参考点是否位于磁体电学中心。根据每种磁体结构的不同，可确定一个参考数值范围，当所述高阶项系数在所述数值范围之内时，可确定所述中心参考点O与磁体电学中心的位置偏差在允许偏差范围之内，即中心参考点O位于磁体电学中心。对于首次测试某种结构的磁体，我们并不知道所述高阶项系数随所述中心参考点位置的变化做什么样的改变，因此需要移动所述测量主轴15，测试不同位置的所述高阶项系数，得到所述参考数值范围。在上述过程中，已经得到所述中心参考点O位于所述磁体1几何中心偏左3mm位置时所述高阶项系数 的值。按均匀刻度向右移动所述测量主轴15，每移动一次，重复所述步骤S2，再经过计算，得到所述中心参考点O位置变化后的所述高阶项系数 的值，直到所述中心参考点O的位置偏离磁体几何中心偏右7mm的位置，此时所述测量刻度19在参考端面14的位置的刻度值为705mm。

需要说明的是，所述按均匀刻度向右移动所述测量主轴15，为了提高判断精度，所述均匀刻度的取值应当尽可能小，在本实施例中，所述均匀刻度的取值为0.5mm。

在完成上述操作之后，就得到了一组所述高阶项系数 随所述中心参考点O位置变化后的数值。为了使所述高阶项系数 的值随所述中心参考点O位置变化的变化看起来更直观，图5A示出了二维坐标系中所述高阶项 与所述中心参考点O的位置关系，其中，所述二维坐标系的横轴L表示所述中心参考点O距离所述参考端面14的距离，所述二维坐标系的纵轴表示所述高阶项系数 的值。

在图5A中的纵坐标上寻找所述高阶项系数 的最小绝对值，其对应的横坐标即为磁体电学中心距离所述参考端面14的距离。在本实施例中，磁体电学中心距离所述参考端面14的距离为700mm。作为比较，图5B和图5C还给出了高阶项系数 和 与所述中心参考点O的位置关系，对比图5A、图5B和图5C，可以看出，由于磁体的对称特性，偶数高阶项系数 的值在磁体电学中心处变化很缓慢，在读取磁体电学中心的距离参考端面的距离时容易产生误差，因此，在选则判断项时，奇数高阶项系数效果更好。同时，为了提高判断精度，也可以同时选择数个高阶项系数作为判断项。

在得到了所述高阶项 与所述中心参考点O的位置关系图后，根据这种磁体结构，可确定所述参考数值范围。在本实施例中，所述允许偏差为±1mm，即在图5A中对应所述中心参考点O距离所述参考端面14的距离从699mm到701mm的范围内，所述中心参考点O即位于磁体电学中心。相应地，所述参考数值范围为±1.00E-08。需要说明的是，所述允许偏差也可以为其他值，具体根据对磁体电学中心位置偏差的严苛程度决定，即若对磁体电学中心的位置要求非常精准，则所述允许偏差取值较小；反之较大。

执行步骤S5，在本实施例中，若所述高阶项系数 不在所述参考数值范围-1.00E-08~+1.00E-08内，此时所述中心参考点O未位于磁体电学中心，需要沿着磁体主轴中心线移动所述测量主轴14，重复步骤S2~步骤S4，直到所述高阶项系数 在所述参考数值范围内。

执行步骤S6，若所述高阶项系数 在所述参考数值范围-1.00E-08~+1.00E-08内，此时所述中心参考点O位于磁体电学中心，读取所述测量主轴15上的所述测量刻度19，就能知道磁体电学中心距离参考端面14的距离，测量结束。

综上，上述技术方案提供的磁体电学中心的检测装置和方法，在测量过程中，只需要沿着磁体主轴中心线方向移动测量主轴，不需要进行旋转操作，有效地减少了测试时间，另一方面，由于减少了人工操作，降低了操作的复杂性，提高了测试结果精度。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (15)

1.一种磁体电学中心的检测装置，其特征在于，包括：

探头阵列，包括预定数量且呈线性排布的测量探头，所述测量探头用于反馈模拟电压信号以检测其所处位置的磁场强度；

测量主轴，所述探头阵列设置于所述测量主轴上，所述测量主轴的一端标有相对于中心参考点位置的测量刻度，所述中心参考点为所述探头阵列所在位置的所述测量主轴上任意一点；

射频收发器，与所述探头阵列连接，用于发射射频脉冲信号和接收所述模拟电压信号；

控制处理器，与所述射频收发器连接，包括：控制单元，用于发送测场序列以检测所述测量探头所处位置的磁场强度，所述测场序列用于控制所述射频收发器对所述测量探头发射射频脉冲信号和接收所述测量探头反馈的模拟电压信号；数据处理单元，用于分析所述磁场强度，判断所述中心参考点是否位于磁体电学中心。

2.根据权利要求1所述的磁体电学中心的检测装置，其特征在于，所述射频收发器包括：

射频脉冲发生器，用于产生所述射频脉冲信号的数字信号，所述射频脉冲发生器的输入端连接所述控制单元；

数模转换器，用于将所述数字信号转换成所述射频脉冲信号的模拟信号，所述数模转换器的输入端与所述射频脉冲发生器的输出端连接；

射频功率放大器，用于将所述射频脉冲信号的模拟信号放大为所述射频脉冲信号并发送，所述射频功率放大器的输入端与所述数模转换器的输出端连接，所述射频功率放大器的输出端与所述探头阵列连接；

模数转换器，用于将所述测量探头反馈的模拟电压信号转换为数字电压信号，所述模数转换器的输出端与所述控制单元连接。

3.根据权利要求2所述的磁体电学中心的检测装置，其特征在于，还包括前置放大器，用于将所述测量探头反馈的模拟电压信号放大并发送，所述前置放大器的输入端与所述探头阵列连接，所述前置放大器的输出端与所述模数转换器的输入端连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁体电学中心的检测装置，其特征在于，所述测量探头包括小型线圈以及高氢原子密度的样品。

5.根据权利要求4所述的磁体电学中心的检测装置，其特征在于，所述小型线圈的主轴垂直于所述磁体产生的主磁场方向。

6.根据权利要求5所述的磁体电学中心的检测装置，其特征在于，所述高氢原子密度的样品放置于所述小型线圈内。

7.根据权利要求1所述的磁体电学中心的检测装置，其特征在于，还包括用于稳固所述测量主轴至所述磁体的主轴中心线上的测量支架。

8.根据权利要求7所述的磁体电学中心的检测装置，其特征在于，所述测量支架包括两个横梁支架，磁体前后各一个。

9.根据权利要求1所述的磁体电学中心的检测装置，其特征在于，还包括数据线及线缆，所述射频收发器通过所述数据线与所述控制处理器连接，所述射频收发器通过所述线缆与所述探头阵列连接。

10.根据权利要求1所述的磁体电学中心的检测装置，其特征在于，所述测场序列包括测量探头选择信号和射频脉冲发射/接收切换信号。

11.根据权利要求1所述的磁体电学中心的检测装置，其特征在于，所述预定数量的取值为不小于13。

12.一种磁体电学中心的检测方法，所述磁体的一端为参考端面，其特征在于，包括以下步骤：

(a)将权利要求1所述的磁体电学中心的检测装置的测量主轴通过测量支架固定在所述磁体的主轴中心线上，所述中心参考点偏离所述磁体理想电学中心预定距离，所述测量主轴标有测量刻度的一端位于所述参考端面；

(b)通过所述控制处理器的控制单元发送测场序列，以检测所述测量探头所处位置的磁场强度；

(c)通过对所述磁场强度的分析，得到判断项；

(d)通过判断所述判断项是否在参考数值范围内，确定所述中心参考点是否位于磁体电学中心；

(e)若所述判断项不在所述参考数值范围内，则所述中心参考点未位于磁体电学中心，沿着磁体主轴中心线移动所述测量主轴，重复步骤(b)～步骤(d)；

(f)若所述中心参考点位于磁体电学中心，测量结束。

13.根据权利要求12所述的磁体电学中心的检测方法，其特征在于，所述预定距离的取值为3mm。

14.根据权利要求12所述的磁体电学中心的检测方法，其特征在于，所述判断项为所述磁场强度用多项式表示时的高阶项系数。

15.根据权利要求12所述的磁体电学中心的检测方法，其特征在于，所述参考数值范围由所述磁体结构确定。