CN114415097A - 一种磁共振相控阵线圈性能快速检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了磁共振相控阵线圈性能快速检测装置及检测方法，在磁共振相控阵线圈的每一个通道上设置线圈射频开关，并且与矢量网络分析仪的至少两个端口连接，以实现磁共振相控阵N通道线圈的单条通道线圈独立测量以及单组完整链路测试、射频线圈发射自动切换不同线圈通道的测量的单条接收链路性能检测，还用于实现磁共振相控阵线圈N通道线圈的通道线圈的耦合性能测量和单组通道线圈中对失谐电路及低噪声放大器振荡的快速测量。本发明的快速检测装置及方法，有效地节省了常规检测中繁杂的接插线的步骤，解决了常规检测时大量数据保存步骤的繁杂操作，消除了人为接线时的重复操作，提升了磁共振相控阵线圈性能的检测速度和效率。

Description

一种磁共振相控阵线圈性能快速检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及技术领域，特别是涉及一种磁共振相控阵线圈性能快速检测装置及其检测方法。

背景技术

目前对磁共振相控阵线圈性能检测，其主要存在如下缺点：

1.检测步骤复杂，需要对测试的每一接收链路的线缆进行插拔；

2.测量时，每测一路数据就得重复做一次保存数据的繁杂操作；

3.接收链路较多，测量时插拔线缆容易混淆，造成重复测量，数据重叠；

4.切换测量的链路时间较长。

故而，现有的磁共振相控阵线圈性能检测存在的技术问题是：如何实现磁共振相控线圈的单个通道线圈的性能快速检测，以及如何实现两个通道线圈之间的兼容性检测，同时还能有效地避免其检测时操作以及数据记录、处理的繁琐性，检测时间较长的技术问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种借助在磁共振相控线圈的每一个通道上设置射频开关，并且与矢量网络分析仪连接，实现了磁共振相控线圈（N通道线圈）的单条通道线圈独立测量且可以自动切换不同线圈通道的测量的单条接收链路性能检测装置以及方法，还实现了磁共振相控线圈（N通道线圈）的通道线圈的耦合性能测量、以及单组通道线圈中对失谐电路及低噪声放大器振荡的快速测量测量装置以及测量方法。

本发明所采用的技术方案是：一种磁共振相控阵线圈性能快速检测装置，包括具有至少两个端口的矢量网络分析仪，和连接在矢量网络分析仪上的控制机，

磁共振相控阵线圈，其每一个通道线圈分别串联一个线圈射频开关和一个低噪声放大器形成若干个并联的接收链路；

若干所述低噪声放大器分别并联在矢量网络分析仪的其中一个端口；

所述矢量网络分析仪，通过将其与任意一个通道线圈的射频开关连通，以形成一条完整的接收链路通道，以获取该通道线圈的谐振频率、回波损耗和Q值等数据，并且传递给控制机；其中另一个端口连接一个发射线圈，以形成发射链路通道发射信号。

优选地，若干并联的接收链路的所述低噪声放大器通过一个连接器和一个外部射频开关依次串联连接矢量网络分析仪的其中一个端口。

优选地，所述发射线圈与其连接的端口之间还连接一个射频电子开关，所述射频电子开关打开，端口接负载，切换打开N个通道线圈的线圈射频开关，依次将每个通道的信号传输给矢量网络分析仪的端口，并依次测量每个通道线圈的插损信号；利用矢量网络分析仪的网分Limit Test功能自动判断各接收通道的低噪声放大器的振荡。

一种磁共振相控阵线圈性能快速检测方法，基于上述的磁共振相控阵线圈性能快速检测装置进行，包括：

使用发射线圈发射测试信号；

以及导通任意一线圈射频开关接收测试信号，并且将接收到的该链路的谐振频率、回波损耗和Q值等数据在矢量网络分析仪上显示出来，并将数据抄送给控制机，完成某一通道线圈的一次信号的采集、电脑记录和存档测试到数据。

优选地，所述快速检测方法还包括：

所述控制机获取每一通道线圈的频率响应特性曲线、回波损耗和Q值；以判断谐振频率、回波损耗及Q值是否在正常值范围内。

一种磁共振相控阵线圈性能快速检测装置，包括具有至少两个端口的矢量网络分析仪，和连接在矢量网络分析仪上的控制机，其特征在于：

所述磁共振相控阵线圈，其每一个通道线圈1，2，3…， N分别一次串联一个线圈射频开关和连接一个低噪声放大器形成若干个并联的接收链路，并且每一个通道线圈1，2，3…， N分别设置一个相对应的双环拾取探头；

若干所述低噪声放大器并列连接在连接器的输入端连接每一个所述双环拾取探头，分别通过一个接收连接器和一个接收射频开关连接矢量网络分析仪的一个端口，还分别通过一个发射连接器连接发射射频开关连接矢量网络分析仪的另一个端口； 。

优选地，所述控制机为电脑和PLC控制装置中的其中一种。

一种磁共振相控阵线圈性能快速检测方法，基于权利要求或所述的磁共振相控阵线圈性能快速检测装置进行，包括：

利用发射射频开关导通通道线圈的其中一路的作为发射线圈，发射测试信号；

利用接收射频开关导通通道线圈的另一路的作为接收链路，将接收到的谐振信号和回波损耗数据在网络分析仪上显示出来，并将数据抄送给控制机；

控制机，接收谐振信号和回波损耗数据，以生成谐振频率和回波损耗数据特性曲线，完成一次信号数据采集，同时，并保存至控制机记录和存档。

优选地，所述快速检测方法还包括：

在控制机端预设谐振信号和回波损耗数据标准数值，以通过判断接收到的谐振信号和回波损耗数据是否在标准数值范围内，以判断磁共振线圈是否符合使用要求。

优选地，所述快速检测方法还包括：

在控制机端设置测试模块，并且计算得出判断结果，并且显示判断结果。

一种磁共振相控阵线圈性能快速检测装置，包括具有至少一个端口的矢量网络分析仪，和连接在矢量网络分析仪上的控制机，

磁共振相控阵线圈，其每一个通道线圈分别串联一个线圈射频开关和一个低噪声放大器形成若干个并联的接收链路；

每一个所述通道线圈分别设置有一个测试探头；

每一个所述测试探头通过连接器和一个外部射频电子开关连接在矢量网络分析仪的端口上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.节省了常规检测中繁杂的接插线的步骤：

在每一条接收链路中串联了一个线圈射频开关，消除了磁共振相控阵线圈检测时不断插拔线缆的繁琐步骤，节省操作时间。

2.解决了常规检测时大量数据保存步骤的繁杂操作：

连接了控制机，实时传递、接收和保存测试数据。

3.方便的程序化检测方法，控制有序测量，消除了人为接线时的重复操作，避免了人为切换时对线路的混淆造成测试数据失真的情况，使得更加快捷的切换测试链路。

综上所述，本发明的快速检测装置及方法，有效地节省了常规检测中繁杂的接插线的步骤，解决了常规检测时大量数据保存步骤的繁杂操作，消除了人为接线时的重复操作，提升了磁共振相控阵线圈性能的检测速度和效率。

附图说明

图1为磁共振相控阵线圈性能快速检测装置的单个通道线圈检测的电气连接图；

图2为磁共振相控阵线圈性能快速检测装置的单个通道线圈检测流程图；

图3为图1的快速检测装置检测得到的单个通道线圈的某一条链路得出的频率响应特性及回波损耗曲线；

图4为矢量网络分析仪与发射线圈之间连接有射频电子开关时的工作流程图；

图5为图4的实施例检测出来的低噪声放大器的频率响应特性及回波损耗曲线；

图6为磁共振相控阵线圈性能快速检测装置的两个通道线圈间耦合性能检测的电气连接实施例图；

图7为图6的实施例的检测流程图；

图8为图6的实施例的两个通道线圈耦合性能检测的特征曲线的一个实施例图；

图9为磁共振相控阵线圈失谐电路的检测原理框图；

图10为图9的检测步骤图；

图11为图9检测得到的失谐曲线图；

图6的实施例的两个通道线圈兼容性能检测的特征曲线的另一个实施例图；

其中：1，2，3…，N-通道线圈；

10-线圈射频开关，20-低噪声放大器，30-连接器，40-外部射频开关，50-矢量网络分析仪，51-端口；60-控制机，70-发射线圈，80-接收射频开关，90-发射射频开关，100-射频电子开关，110-双环拾取探头，120-接收连接器，130-发射连接器，140-测试探头。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组合或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，本发明实施例的描述过程中，所有图中的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等器件位置关系，均以图1为标准。

如图1所示，一种磁共振相控阵线圈性能快速检测装置，包括具有至少两个端口51的矢量网络分析仪50，和连接在矢量网络分析仪50上的控制机60，

磁共振相控阵线圈，其每一个通道线圈1，2，3…，N分别串联一个线圈射频开关10和一个低噪声放大器20形成若干个并联的接收链路；

若干所述低噪声放大器20分别并联在矢量网络分析仪50的其中一个端口51；

所述矢量网络分析仪50，通过将其与任意一个通道线圈的射频开关10连通，以形成一条完整的接收链路通道，以获取该通道线圈的谐振频率和回波损耗数据，并且传递给控制机；其中另一个端口51连接一个发射线圈70，以形成发射链路通道发射信号；

控制机60通过快速导通线圈射频开关10所在的通道线圈的接收链路，以通用接口总线GPIB与矢量网络分析仪进行通信，控制矢量网络分析仪工作从而提取该接收链路特性曲线的幅值高低、频率以及峰值数据，并且与对应的合格值对比，判断该接收链路是否符合使用要求；

将测试数据发送给电脑由电脑进行记录和存档，实现对磁共振相控阵线圈的单个通道线圈的电气性能的测试，实现对磁共振相控阵线圈的任意一单个通道线圈1、2、3…N的快速检测。若干并联的接收链路的所述低噪声放大器20通过一个连接器30和一个外部射频开关40依次串联连接矢量网络分析仪50的其中一个端口51，从而可以将多路并联的接收链路汇总后通过同一个外部射频开关40导通以及关闭，可以较好地简化检测装置的连接电路，节省连接材料和缩短连接时间，降低连接的复杂程度，从而降低成本。也就是该实施例中，通过同时控制内部的线圈射频开关10和外部射频开关40的开合，快速导通线圈射频开关10所在的通道线圈的链路的谐振频率和该链路的放大能力，通过和合格值得对比判断该接收链路是否符合使用要求，实现对磁共振相控阵线圈的单个通道线圈1、2、3…N的快速检测。

控制机通过接收到特性曲线的幅值的高低以及峰值，判定该单条链路的谐振频率和该链路的放大能力，通过和合格值得对比判断该接收链路是否符合使用要求，同时电脑与矢量网络分析仪通过通用接口总线GPIB进行通信，将测试数据发送给电脑由电脑进行记录和存档，实现对磁共振相控阵线圈的单个通道线圈的电气性能的测试。所述控制机60为电脑和PLC控制装置中的其中一种，只要能够显示和处理对应的数据信号即可。

如图4所示，与上述实施例所不同的是，快速检测装置的所述发射线圈70与其连接的端口51之间还连接一个射频电子开关100，所述射频电子开关100打开，端口51接负载，切换打开N个通道线圈的线圈射频开关10，依次将每个通道的信号传输给矢量网络分析仪50的端口51，并依次测量每个通道线圈的插损信号；利用矢量网络分析仪50的网分LimitTest功能自动判断各接收通道的低噪声放大器是否产生了振荡，具体测试过程详见图4，

图4的矢量网络分析仪与发射线圈之间连接有射频电子开关时的工作流程为：

A.射频电子开关断开，其对应的矢量网络分析仪端口接负载；

B.切换外部射频开关，依次打开每个通道线圈的线圈射频开关，获取每一个线圈通道的低噪声放大器插损信号

C.控制机利用网分Limit Test功能自动判断各接收通道的低噪声放大器的振荡

D.自动存档测试数据。

通过上述步骤获得低噪声放大器性能的振荡信号频谱件图5所示，通过图1的结构图，图4的检测流程图以及图5的曲线图可以判断每一个低噪声放大器的性能。

如图2所示，一种磁共振相控阵线圈性能快速检测方法，基于上述的磁共振相控阵线圈性能快速检测装置进行，包括：

S100.网络分析仪端口发射射频信号，使用发射线圈发射测试信号；

S200.以及导通任意一线圈射频开关接收测试信号，并且将接收到的该链路的谐振频率、回波损耗及Q值等数据在矢量网络分析仪上显示，并将数据抄送给控制机，完成某一通道线圈的一次信号的采集、电脑记录和存档测试到数据。

更优的快速检测方法还包括S300：所述控制机获取每一通道线圈的频率响应特性曲线、回波损耗及Q值；以判断谐振频率、回波损耗及Q值是否在正常值范围内，进而判断磁共振线圈是否符合使用要求，可以更加快捷地进行检测。使用上述检测装置和检测方法测得的单个通道线圈的谐振频谱如图3和图6所示。

图3中的频率响应特性及回波损耗曲线，是通过外部射频开关和线圈射频电子开关（1-N）相互配合分别跳过每一链路低噪声放放大器，由线圈单独接收射频信号，显示了该链路的带宽参数，包括中心频率、带宽、Q值以及回波损耗从图3中的网络分析仪的S11回波损耗曲线可以评估线圈的调谐和匹配电路性能。

磁共振相控阵线圈性能快速检测装置使用的矢量网络分析仪50的端口为端1口和端口2，连接时将矢量网络分析仪50的模式设置为S21模式，两端连接端1口的模式为S11模式，两端均连接端都2的模式为S22模式。从图5所示的网络分析仪的S21增益曲线可以评估接收线圈前置放大器是否产生了振荡，如果S21增益曲线出现如上图所示的尖峰则说明前置放大器产生了振荡。

如图6和图7所示，对于磁共振相控阵线圈的两两耦合性检测，本申请提供了一种磁共振相控阵线圈性能快速检测装置： 包括具有至少两个端口51的矢量网络分析仪50，和连接在矢量网络分析仪50上的控制机60，其特征在于：

所述磁共振相控阵线圈，其每一个通道线圈1，2，3…,，，N分别一次串联一个线圈射频开关10和连接一个低噪声放大器20形成若干个并联的接收链路，并且每一个通道线圈1，2，3…，N分别放置一个双环拾取探头110；

若干所述低噪声放大器20并列连接在连接器30的输入端连接每一个所述双环拾取探头110，分别通过一个接收连接器120和一个接收射频开关80连接矢量网络分析仪50的一个端口51，还分别通过一个发射连接器130连接发射射频开关90连接矢量网络分析仪50的另一个端口51； 将其中一个射频电子开关接口通过射频电子开关相互配合切换接收链路，测得接收链路之间的耦合情况，电脑对测试数据记录自动存档，从而实现某两个通道线圈之间的耦合性能测试。

更佳的实施方式是，所述控制机60为电脑和PLC控制装置中的其中一种，只要能够显示和处理对应的数据信号即可。

如图7所示，对于磁共振相控阵线圈的耦合性检测，本专利还提供了一种磁共振相控阵线圈性能快速检测方法，其实基于耦合性检测磁共振相控阵线圈性能快速检测装置进行的，具体的检测方法包括：

S1. 利用发射射频开关导通通道线圈的其中一路的作为发射线圈，发射测试信号；

S2. 利用接收射频开关导通通道线圈的另一路的作为接收链路，将接收到的谐振信号和回波损耗数据在矢量网络分析仪上显示出来，并将数据抄送给控制机；

S3.控制机，接收谐振信号和回波损耗数据，以生成谐振频率和回波损耗数据特性曲线，完成一次信号数据采集，同时，并保存至控制机记录和存档，从而确定该通道的耦合能力，实现N通道线圈的链路之间的耦合能力测试。

上述的快速检测方法还包括：

在控制机端预设谐振信号和回波损耗数据标准数值，以通过判断接收到的谐振信号和回波损耗数据是否在标准数值范围内，以判断磁共振线圈是否符合使用要求，可以更为直观地展示被测的链路通道线圈之间是否符合耦合要求，以便及时进行自动的耦合测试。

所述快速检测方法还包括：

在控制机端设置测试模块，并且计算得出判断结果，并且显示判断结果，具体的实施过程中，测试模块为测试软件，用于显示测试出来的链路间的特性曲线以及透射系数等，供给检测直观观察以及后续调试和分析使用。

使用上述检测装置和检测方法测得的通道线圈耦合性能检测的特征曲线如图8所示。图8中，通过调整匹配电容和匹配电感，使得在工作频段附近增益曲线S21达到最小。磁共振相控阵线圈性能快速检测装置使用的矢量网络分析仪50的端口为端1口和端口2，连接时将矢量网络分析仪50的模式设置为S11模式，其得到的通道线圈的耦合性特征曲线如图8所示，图8中在具体的耦合测试过程中，耦合效应的存在降低了电路的选频特性，不利于信号的接收，耦合效应越明显，由此造成的图像也就越明显。

如图9所示，一种磁共振相控阵线圈性能快速检测装置，包括具有至少一个端口51的矢量网络分析仪50，和连接在矢量网络分析仪50上的控制机60，

磁共振相控阵线圈，其每一个通道线圈1，2，3…，N分别串联一个线圈射频开关10和一个低噪声放大器20形成若干个并联的接收链路；

每一个所述通道线圈1，2，3…，N分别设置有一个测试探头140；

每一个所述测试探头140通过连接器30和一个外部射频电子开关40连接在矢量网络分析仪50的端口51上。

该快速检测装置，用于测量通道线圈1，2，3…，N的失谐电路，具体的失谐电路检测装置的检测步骤如图10所示，具体为：

M1，图9所示，通过射频电子开关配合依次测量各通道线圈的失谐曲线；

M2，控制机使用网分的Limit Test判断该失谐电路是否符合使用要求 M2

M3，自动存档测试数据，以便分析以及后期观测。

网络分析仪设置为S11（发射端和接收端均为端口1）模式，无线测试探头140靠近失谐电路上的电感时，网络分析仪上显示如上图所示频率响应,( 无线测试探头1对应为线圈1的失谐电路)通过射频电子开关切换，分别对线圈1-N的失谐电路S11频率响应一一测量。测得的失谐曲线如图11所示，探头线圈放置在失谐电路电感附近，从网分回波损耗S11曲线可以看到在工作频率处的回波损耗情况，从图11的参数可以看出通道线圈1，2，3…，N这些线圈的失谐电路谐振频率。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种磁共振相控阵线圈性能快速检测装置，包括具有至少两个端口（51）的矢量网络分析仪（50），和连接在矢量网络分析仪（50）上的控制机（60），其特征在于：

磁共振相控阵线圈，其每一个通道线圈（1，2，3…，N）分别串联一个线圈射频开关（10）和一个低噪声放大器（20）形成若干个并联的接收链路；

若干所述低噪声放大器（20）分别并联在矢量网络分析仪（50）的其中一个端口（51）；

所述矢量网络分析仪（50），其中一个端口（51）与任意一个通道线圈的射频开关（10）连通，以形成一条完整的接收链路通道，以获取该通道线圈的谐振频率和回波损耗数据，并且传递给控制机；其中另一个端口（51）连接一个发射线圈（70），以形成发射链路通道发射信号。

2.根据权利要求1所述的磁共振相控阵线圈性能快速检测装置，其特征在于：

若干并联的接收链路的所述低噪声放大器（20）通过一个连接器（30）和一个外部射频开关（40）依次串联连接矢量网络分析仪（50）的其中一个端口（51）。

3.根据权利要求1或2所述的磁共振相控阵线圈性能快速检测装置，其特征在于：

所述发射线圈（70）与其连接的端口（51）之间还连接一个射频电子开关（100），所述射频电子开关（100）打开，端口（51）接负载，切换打开N个通道线圈的线圈射频开关（10），依次将每个通道的信号传输给矢量网络分析仪（50）的端口（51），并依次测量每个通道线圈前放的振荡信号；利用矢量网络分析仪（50）的网分Limit Test功能自动判断各接收通道的低噪声放大器是否产生了振荡。

4.一种磁共振相控阵线圈性能快速检测方法，其特征在于：基于权利要求1-3任意一项所述的磁共振相控阵线圈性能快速检测装置进行，包括：

网络分析仪端口发射射频信号，使用发射线圈发射测试信号；

以及导通任意一线圈射频开关接收测试信号，并且将接收到的该链路的谐振频率和回波损耗数据送回矢量网络分析仪以及控制机；

利用矢量网络分析仪（50）的网分Limit Test功能自动判断各接收通道的回波损耗是否在范围内。

5.根据权利要求4所述的快速检测方法，其特征在于：

所述快速检测方法还包括：

所述控制机获取每一通道线圈的频率响应特性曲线及回波损耗；以判断谐振频率和回波损耗是否在正常值范围内。

6.一种磁共振相控阵线圈性能快速检测装置，包括具有至少两个端口（51）的矢量网络分析仪（50），和连接在矢量网络分析仪（50）上的控制机（60），其特征在于：

所述磁共振相控阵线圈，其每一个通道线圈（1，2，3…，，N）分别连接一个低噪声放大器（20）形成若干个并联的接收链路，并且依次在每一个通道线圈（1，2，3…，N）放置一个双环拾取探头（110）；

所述双环拾取探头（110），分别通过一个接收连接器（120）和一个接收射频开关（80）连接矢量网络分析仪（50）的一个端口（51），还分别通过一个发射连接器（130）连接发射射频开关（90）连接矢量网络分析仪（50）的另一个端口（51）。

7.根据权利要求6所述的磁共振相控阵线圈性能快速检测装置，其特征在于：所述控制机（60）为电脑和PLC控制装置中的其中一种。

8.一种磁共振相控阵线圈性能快速检测方法，其特征在于：基于权利要求5或6所述的磁共振相控阵线圈性能快速检测装置进行，包括：

利用发射射频开关导通通道线圈的其中一路的作为发射线圈，发射测试信号；

利用接收射频开关导通通道线圈的另一路的作为接收链路，将接收到的谐振信号和回波损耗数据传递至矢量网络分析仪以及控制机；

控制机，接收谐振信号和回波损耗数据，以生成谐振频率和回波损耗数据特性曲线。

9.根据权利要求8所述的磁共振相控阵线圈性能快速检测方法，其特征在于：

所述快速检测方法还包括：

在控制机端预设谐振信号和回波损耗数据标准数值，以通过判断接收到的谐振信号和回波损耗数据是否在标准数值范围内，以判断磁共振线圈是否符合使用要求。

10.根据权利要求9所述的磁共振相控阵线圈性能快速检测方法，其特征在于：

所述快速检测方法还包括：

在控制机端设置测试模块，并且计算得出判断结果，并且显示判断结果。

11.一种磁共振相控阵线圈性能快速检测装置，包括具有至少一个端口（51）的矢量网络分析仪（50），和连接在矢量网络分析仪（50）上的控制机（60），其特征在于：

磁共振相控阵线圈，其每一个通道线圈（1，2，3…，N）分别串联一个线圈射频开关（10）和一个低噪声放大器（20）形成若干个并联的接收链路；

每一个所述通道线圈（1，2，3…，N）放置一个无线测试探头（140）；

所述无线测试探头（140）通过连接器（30）和一个外部射频电子开关（40）连接在矢量网络分析仪（50）的端口（51）上。

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