CN108683237A - 一种用于磁共振射频线圈的无线充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于磁共振射频线圈的无线充电系统，包括：无线充电系统包括：无线充电发射端、无线充电接收端以及充电系统；无线充电接收端的接收线圈中不设置铁氧材料的屏蔽片，无线充电发射端、无线充电接收端的降压电路中的电感为非磁性材料；充电系统包括：两串联连接的锂电池；无线充电发射端将电能通过传输到无线接收端的接收线圈，然后再将电能传输到充电系统的锂电池，对所述锂电池充电，通过锂电池为磁共振射频线圈供电。本发明在不影响MRI设备成像的同时，还保证较好的电能传输效率；采用无线充电的供电方式，使得MRI射频接收线圈在使用中不受到距离的束缚，使用起来更加方便。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电技术，具体的讲是一种用于磁共振射频线圈的无线充电系统。
背景技术
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技术具有无创伤、无辐射、多参数、高分辨率、高对比度及任意方位截面成像等优势，已经成为人体解剖学和病理学变化的一个重要检查工具。磁共振设备主要是通过射频发射线圈来进行磁共振信号的激发，通过射频接收线圈来获取磁共振信号。
为了获得较好的信号，需要将MRI射频接收线圈尽可能地放置在靠近成像区域的地方，因此，针对人体不同部位，开发了不同的MRI射频接收线圈，例如腹部线圈、膝关节线圈。
现有技术中，MRI射频接收线圈主要采用有线的方案进行供电，与供电电源间有一定的距离，因此需要比较长的供电电线及信号线，使得充电操作起来非常繁琐，而且降低了受检者的舒适度。
发明内容
为了实现磁共振射频线圈的无线充电，本发明实施例提供了一种用于磁共振射频线圈的无线充电系统，包括：无线充电发射端、无线充电接收端以及充电系统；其中，
无线充电接收端的接收线圈中不设置铁氧材料的屏蔽片，所述无线充电发射端、无线充电接收端的降压电路中的电感为非磁性材料；
所述的充电系统包括：两串联连接的锂电池；
所述的无线充电发射端通过发射线圈将电能传输到无线接收端的接收线圈，然后再将电能传输到充电系统的锂电池，对所述锂电池充电，通过所述锂电池为磁共振射频线圈供电。
本发明实施例中，所述的无线充电发射端包括：驱动电路、解调电路以及发射线圈；
所述驱动电路通过降压电路连接到解调电路，以将通过驱动电路输入的电能传输到发射线圈。
本发明实施例中，所述的无线充电接收端还包括：整流电路；
接收线圈通过整流电路连接到降压电路，接收线圈接收所述无线充电发射端通过发射线圈传输的电能，通过整流电路及降压电路传输到所述无线充电系统。
本发明实施例中，所述的充电系统还包括：充电电路；
充电电路与所述无线充电接收端的降压电路连接，对所述锂电池进行充电。本发明实施例中，所述的无线充电发射端还包括：
发射端控制电路，与所述降压电路、解调电路相连接。
本发明实施例中，所述的无线充电接收端还包括：接收端控制电路，调制电路；
所述接收端控制电路通过调制电路与接收线圈相连接，并与所述整流电路相连接。
本发明实施例中，所述的锂电池为不含有铁、钴、镍材料的锂电池。
本发明实施例中，所述的降压式变换电路的电感的材料为：铜。
本发明实施例中，所述的驱动电路为全桥逆变驱动电路。
本发明提供一种用于磁共振射频线圈的无线充电系统，采用锂电池对MRI射频接收线圈供电，而电池充电采用电磁感应式无线充电，通过对锂电池无线充电取代有线供电，从而使得MRI射频接收线圈在使用中不受到距离的束缚，使用起来更加方便。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的用于磁共振射频线圈的无线充电系统的框图；
图2为本发明实施例中无线充电发射端的全桥逆变驱动电路；
图3为本发明实施例中的降压式变换电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种用于磁共振射频线圈的无线充电系统，如图1所示为本发明实施中系统框图，其包括无线充电发射端10、无线充电接收端20和电池管理系统30三个部分。
本发明实施例中，无线充电发射端10由驱动电路101、降压电路102、解调电路103及发射线圈104，电能通过系统外部的电源适配器输入到驱动电路101，经降压电路102、解调电路103传输到发射线圈104，将电能通过无线功率传输到无线充电接收端20的接收线圈201，经整流电路202、降压电路203传输到电池管理系统30，由充电电路301为电池充电，提供电能。
本发明实施例中，驱动电路采用全桥逆变的方式，实现输入电压从直流转换为交流。
本发明实施例中，无线充电发射端还包括：保护电路、控制器组成。
无线充电发射端解调电路，将交流电压放大滤波，并且通过发射线圈产生振荡，把发射端的电能无线传输到接收线圈上。
无线充电接收端20还包括：调制电路以及控制器。
充电管理系统30还包括：电量计及电量显示单元以及控制器。
本发明使得在整个无线电能传输系统既能够在有磁场干扰的环境中对MRI射频线圈设备进行充电，并且无线接收端设备能够放置在MRI设备中，不影响MRI成像，而且不会受到强磁场和静电场的影响。因此所选取的元器件必须通过MR测试，并且为无磁材料；
无线充电发射端采用全桥逆变驱动电路的方案，如图2所示，为本发明实施例中共的全桥逆变驱动电路的电路图，驱动电压直接由适配器输入的直流电压提供，控制器的供电通过降压式变换电路降压提供，控制器主要完成对接收端所发出的调制信号进行解调，并且实现对发射端的输入电压、输入电流、温度进行监控；无线充电系统中的降压电路中的电感L1为非磁性材料，如图3所示，为本发明实施例中的降压电路的电路图。
无线充电接收端20的接收线圈201感应到的交流电压通过桥式整流过后，将交流转换成直流电压，该直流电压在经过另一个降压电路降压得到一个稳定的3.3V直流电压给控制器供电。在控制器通电过后，控制器通过数模采样对整流后的电压进行监测，与预设的直流电压3.3V比较，并通过负载调制的方法，如果有误差将充电状态信号和误差信号发送给发射端进行补偿，由此形成一个带反馈的闭环回路，通过以上步骤可以使接收端输出一个稳定的直流电压，实现电能的无线接收。
在充电系统的后端为电池管理系统30，其包括：充电电路301和电量计电路302，为两节串联的锂电池303充电及电量检测；采用线性充电方式，可实现锂电池303的恒压恒流充电；本发明实施例中，采用库伦计量法对电池电量进行精确的测量，并显示电量；
本发明实施例中，无线充电的发射线圈和接收线圈均采用Qi标准的线圈，其中接收线圈没有放置铁氧体材料的屏蔽片；
本发明实施例中，无线充电接收端设备集成到MRI射频线圈中，并且接收端的设备与被测物体之间的距离至少2cm,以避免接收端中的接收线圈和电感在MRI系统成像时产生涡流。
本发明提供的用于磁共振射频线圈的无线充电系统，无线充电接收线圈没有放置铁氧体材料的屏蔽片；接收端的设备与被测物体之间的距离至少2cm,以避免接收端中的接收线圈和电感在MRI系统成像时产生涡流；采用不含有铁、钴、镍材料的锂电池，例如锂聚合物电池，采用两节串联的方式；提供了电池管理系统，采用线性充电方式，可实现锂电池的恒压恒流充电；采用库伦计量法对电池电量进行精确的测量，并显示电量。
本发明的制作了一种用于磁共振射频线圈的无线充电系统，特点在于无线充电系统与MRI设备的电磁兼容，在不影响MRI设备成像的同时，还保证较好的电能传输效率。
相对于已有的无线充电方案，本发明主要优点是：无线充电系统与MRI设备的电磁兼容，在不影响MRI设备成像的同时，还保证较好的电能传输效率；采用无线充电的供电方式，使得MRI射频接收线圈在使用中不受到距离的束缚，使用起来更加方便。
本发明在MRI系统上进行了实验测试，实验结果显示本发明提供的用于磁共振射频线圈的无线充电系统不会影响MRI系统的成像质量。同时对无线充电系统的电能传输效率进行了测试，在无线充电发射线圈与接收线圈的中心距离为5mm时，带铁氧体屏蔽片时的传输效率为79.8％，不带铁氧体屏蔽片的传输效率为73.2％，满足性能指标要求。通过以上测试结果证明，本发明的用于磁共振射频线圈的无线充电系统方案可行。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种用于磁共振射频线圈的无线充电系统，其特征在于，所述的无线充电系统包括：无线充电发射端、无线充电接收端以及充电系统；其中，
所述的无线充电接收端的接收线圈中不设置铁氧材料的屏蔽片，所述无线充电发射端、无线充电接收端的降压电路中的电感为非磁性材料；
所述的充电系统包括：两串联连接的锂电池；
所述的无线充电发射端通过发射线圈将电能传输到无线接收端的接收线圈，然后再将电能传输到充电系统的锂电池，对所述锂电池充电，通过所述锂电池为磁共振射频线圈供电。
2.如权利要求1所述的用于磁共振射频线圈的无线充电系统，其特征在于，所述的无线充电发射端包括：驱动电路、解调电路以及发射线圈；
所述驱动电路通过降压电路连接到解调电路，以将通过驱动电路输入的电能传输到发射线圈。
3.如权利要求1所述的用于磁共振射频线圈的无线充电系统，其特征在于，
所述的无线充电接收端还包括：整流电路；
接收线圈通过整流电路连接到降压电路，接收线圈接收所述无线充电发射端通过发射线圈传输的电能，通过整流电路及降压电路传输到所述无线充电系统。
4.如权利要求3所述的用于磁共振射频线圈的无线充电系统，其特征在于，
所述的充电系统还包括：充电电路；
充电电路与所述无线充电接收端的降压电路连接，对所述锂电池进行充电。
5.如权利要求2所述的用于磁共振射频线圈的无线充电系统，其特征在于，所述的无线充电发射端还包括：
发射端控制电路，与所述降压电路、解调电路相连接。
6.如权利要求3所述的用于磁共振射频线圈的无线充电系统，其特征在于，所述的无线充电接收端还包括：接收端控制电路，调制电路；
所述接收端控制电路通过调制电路与接收线圈相连接，并与所述整流电路相连接。
7.如权利要求1所述的用于磁共振射频线圈的无线充电系统，其特征在于，所述的锂电池为不含有铁、钴、镍材料的锂电池。
8.如权利要求1所述的用于磁共振射频线圈的无线充电系统，其特征在于，所述的降压式变换电路的电感的材料为：铜。
9.如权利要求2所述的用于磁共振射频线圈的无线充电系统，其特征在于，所述的驱动电路为全桥逆变驱动电路。
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