CN112927883A - 一种质子传感器探头及探头线圈绕制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及探头绕线技术领域，公开了一种质子传感器探头及探头线圈绕制方法，在质子传感器探头的多个玻璃容器骨架上均顺时针或均逆时针绕制线圈，相邻两个玻璃容器骨架绕制在第一个玻璃容器骨架下部的线圈与绕制在第二个玻璃容器骨架下部的线圈串联连接或一体连接，给线圈通电后，相邻两个玻璃容器骨架上线圈中电流方向相反，这种质子传感器探头及探头线圈绕制方法，提高了质子传感器探头抗干扰能力，同时进一步提高了有用信号的信噪比。
Description
技术领域
本发明涉及探头绕线技术领域，特别涉及一种质子传感器探头及探头线圈绕制方法。
背景技术
目前在用线圈进行信号接收时，考虑到体积和工艺的优势，多采用的是一体化线圈进行信号接收，但是采用一体化接收会接收到多种不同的外界干扰，而其接收到的有用信号就很微弱了，现有的一体化线圈绕制方法抗干扰能力差，而且接收信号的信噪比非常低，例如磁通门传感器在使用时采用的是一体化绕线的方式，如图1所示，虽然可以使用，精度也能达到0.1nT左右，但是其缺点也比较明显，抗干扰能力比较差，信号的信噪比相对较低，这两点限制了磁通门传感器的精度。
在进行OPM(Overhuaserprotonmagnetic核奥弗豪泽效应质子磁测设备)简称：质子传感器研制时，由于产生信号的物质是溶液中的氢质子产生的，为了接收到这个有用的信号，采用线圈在装有液体的玻璃容器外部进行绕制，但是由于有用信号只有0.4μV～2μV，信号接收时对抗干扰和信噪比要求较高。
本发明的质子传感器探头及探头线圈绕制方法能够有效地提升抗干扰能力和信噪比。
发明内容
本发明提供一种质子传感器探头及探头线圈绕制方法，提高了抗干扰能力，同时进一步提高了有用信号的信噪比。
本发明提供了一种质子传感器探头线圈绕制方法，在质子传感器探头的多个玻璃容器骨架上均顺时针或均逆时针绕制线圈，相邻两个玻璃容器骨架绕制在第一个玻璃容器骨架下部的线圈与绕制在第二个玻璃容器骨架下部的线圈串联连接或一体连接，给线圈通电后，相邻两个玻璃容器骨架上线圈中电流方向相反。
所述多个玻璃容器骨架呈并列设置或同轴设置。
所述多个玻璃容器骨架上的线圈的材质、尺寸和匝数均相同。
一种质子传感器探头，包括多个玻璃容器骨架以及线圈，多个玻璃容器骨架内均密封装有自由基溶液，多个玻璃容器骨架上均顺时针或均逆时针绕制线圈，相邻两个玻璃容器骨架绕制在第一个玻璃容器骨架下部的线圈与绕制在第二个玻璃容器骨架下部的线圈串联连接或一体连接，线圈通电后，相邻两个玻璃容器骨架上线圈中电流方向相反。
所述多个玻璃容器骨架呈并列设置或同轴设置。
所述多个玻璃容器骨架上的线圈的材质、尺寸和匝数均相同。
所述玻璃容器骨架为两个。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明采用新型的分体式反向绕制方法，将单个线圈分为两个，减小了线圈匝与匝之间的分布电容，有效地提高了接收信号的信噪比，而且由于采用的是反向绕制，两边线圈的参数基本一致的情况下，能够有效地保证两边线圈受外界干扰时对有用信号产生的影响可以相互抵消，提高了抗干扰能力，同时进一步提高了有用信号的信噪比，通过模型计算和试验，采用本发明的绕制方法，可以提高信噪比和抗干扰能力。
附图说明
图1为本发明背景技术中一体化绕线的方式的示意图。
图2为本发明提供的一种质子传感器探头的信号处理框图。
图3为本发明提供的一种质子传感器探头中两个玻璃容器骨架同轴时导线绕制的示意图。
图4为本发明提供的一种质子传感器探头中两个玻璃容器骨架并列时导线绕制的示意图。
图5为本发明实施例提供的激励磁场磁感应强度的分布示意图。
(a)两个玻璃容器骨架并列形式；(b)两个玻璃容器骨架同轴形式。
附图标记说明：
1-玻璃容器骨架，2-线圈。
具体实施方式
下面结合附图2-5，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
现有的质子传感器的探头采用动态核极化原理制成，探头由三部分组成，分别为自由基溶液、玻璃容器骨架以及接收线圈，如下图1所示为目前国内使用比较普遍的一体化线圈：
自由基溶液装在有机玻璃容器内，在容器的表面绕制线圈，在一般的信号接收时我们常常使用一体化线圈绕制方法，这样的优势在于体积小，制作简单，但是其抗干扰能力很弱，而质子传感器的原理是电子在外磁场的作用下发生能级跃迁，在外磁场消失时由于状态不能发生突变，从激发态回到最初的基态的过程，由于电子的进动会切割外围线圈，根据电磁感应原理，会在线圈两端产生交变的感应电动势，电子从激发态回到基态的过程也称为拉莫尔进动，产生的感应电动势称为拉莫尔进动信号，后期通过信号处理得到进动信号的频率，再根据电子顺磁共振理论可以计算得到外磁场的磁场值。
由于产生的拉莫尔进动信号只有0.4μV～2μV，在用一体化绕线线圈接收时很容易引入很多干扰，有用信号的信噪比会降低甚至直接会被淹没，而为了提高质子传感器探头的抗干扰能力和信号的信噪比，本发明采用了同轴分体式反向的绕线方式，如下图3所示，本发明采用了并列分体式反向是绕线方式，如图4所示。
采用这种方式有以下优点：
线圈的每一匝之间以及每一层之间都存在着分布电容，分布电容的存在，会影响极化过程，从而会降低信号的信噪比，而采用分体式反向的模式，由于线圈结构采用分段式串联，能够有效地较少分布电容，提高抗干扰能力，抑制噪声的同时提高有用信号的信噪比。
由于线圈采用的是反向连接的方式，当外界干扰场是均匀场时，若两个线圈的基本参数基本相同时，那么外界干扰场在两段线圈上产生的干扰电动势在数值上是基本相等的，根据楞次定律，干扰电动势是一个矢量，具有大小和方向，由于线圈采用反向连接，在两段线圈上的干扰电动势数值相等但是方向相反，矢量和为零，因此可以很大程度的降低外界的干扰，提高了探头的抗干扰能力，也进一步提升了有用信号的信噪比。
从图5可知，同轴形式下两线圈内部空间磁场在部分区域会受到对方的影响，不利于质子系统的磁矩形成，而并列形式下基本无影响，如果要消除同轴形式的影响，需要在线圈之间预留0.5～1倍半径以上的距离，具体选择何种方式，根据整体结构设计而定。
本发明采用新型的分体式反向绕制方法，将单个线圈分为两个，减小了线圈匝与匝之间的分布电容，有效地提高了接收信号的信噪比，而且由于采用的是反向绕制，两边线圈的参数基本一致的情况下，能够有效地保证两边线圈受外界干扰时对有用信号产生的影响可以相互抵消，提高了抗干扰能力，同时进一步提高了有用信号的信噪比，通过模型计算和试验，采用本发明的绕制方法，可以提高信噪比和抗干扰能力。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种质子传感器探头线圈绕制方法，其特征在于，在质子传感器探头的多个玻璃容器骨架(1)上均顺时针或均逆时针绕制线圈(2)，相邻两个玻璃容器骨架(1)绕制在第一个玻璃容器骨架(1)下部的线圈(2)与绕制在第二个玻璃容器骨架(1)下部的线圈(2)串联连接或一体连接，给线圈(2)通电后，相邻两个玻璃容器骨架(1)上线圈(2)中电流方向相反。
2.如权利要求1所述的质子传感器探头线圈绕制方法，其特征在于，所述多个玻璃容器骨架(1)呈并列设置或同轴设置。
3.如权利要求1所述的质子传感器探头线圈绕制方法，其特征在于，所述多个玻璃容器骨架(1)上的线圈(2)的材质、尺寸和匝数均相同。
4.一种质子传感器探头，其特征在于，包括多个玻璃容器骨架(1)以及线圈(2)，多个玻璃容器骨架(1)内均密封装有自由基溶液，多个玻璃容器骨架(1)上均顺时针或均逆时针绕制线圈(2)，相邻两个玻璃容器骨架(1)绕制在第一个玻璃容器骨架(1)下部的线圈(2)与绕制在第二个玻璃容器骨架(1)下部的线圈(2)串联连接或一体连接，线圈(2)通电后，相邻两个玻璃容器骨架(1)上线圈(2)中电流方向相反。
5.如权利要求4所述的质子传感器探头，其特征在于，所述多个玻璃容器骨架(1)呈并列设置或同轴设置。
6.如权利要求4所述的质子传感器探头，其特征在于，所述多个玻璃容器骨架(1)上的线圈(2)的材质、尺寸和匝数均相同。
7.如权利要求4所述的质子传感器探头，其特征在于，所述玻璃容器骨架(1)为两个。
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