CN115932677A - 局部磁场补偿装置、磁场补偿系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种局部磁场补偿装置、磁场补偿系统和方法。所述局部磁场补偿装置包括：至少一个磁探测器，配置为测量待测空间中的磁场；和补偿线圈阵列，围绕所述至少一个磁探测器布置，所述补偿线圈阵列包括多个补偿线圈；其中，所述补偿线圈阵列配置为接收驱动信号以在所述至少一个磁探测器所处位置产生补偿磁场。

Description

局部磁场补偿装置、磁场补偿系统和方法

技术领域

本公开涉及一种局部磁场补偿装置，包括这种局部磁场补偿装置的磁场补偿系统以及用于局部磁场补偿的方法。

背景技术

生物体内的电生理现象会产生微弱磁信号，比如心肌中的电信号、大脑皮层神经元的电信号、肝脏铁库内的电信号，以及神经系统、肺脏、肠胃等电信号都可以转换为磁信号。这些磁信号的强度非常低，约为10^-15特斯拉至10^-12特斯拉，即fT-pT的量级。然而，这些信号周围的背景磁场信号都要强得多，地磁场约为50μT，还有城市中的车流和地铁等噪声信号。

生物磁信号的测量需要减小外界磁场噪声的干扰。一种通用的方法是安装多层导磁材料构建的磁屏蔽室。目前，屏蔽室常采用两层高磁导率的磁屏蔽材料来屏蔽外界低频的磁场干扰，一层铝板或镀铜铝板来屏蔽外界高频磁场干扰。但是，只使用被动屏蔽材料不能很好地消除屏蔽室内低频的剩余磁场和梯度场。而生物磁信号要求在低频率范围(0.01Hz-10Hz)尽量提高屏蔽系数，排除磁噪声的干扰。基于光泵原子磁力计(opticallypumped magnetometers，OPM)的生物磁探测装置可以在室温环境下工作，无需液氦冷却，体积小重量轻，并可实现低成本的大批量生产。但基于无自旋交换弛豫(spin-exchangerelaxation free，SERF)效应的光泵原子磁力计必须工作在零磁或接近零磁的环境(磁场强度范围±1.5nT)，这种苛刻的要求是光泵原子磁力计应用于生物磁测量需要解决的核心问题之一。为了给OPM提供理想的工作环境，在OPM探头的内部气室的周围使用补偿线圈，用以保证气室工作在零磁下。而这种补偿是在测量开始之前进行的，不能应对实验过程中产生的磁噪声。

因此，需要一种能够提供实时的动态磁场补偿的局部磁场补偿装置、磁场补偿系统和用于局部磁场补偿的磁场补偿方法，以维持磁场检测装置(例如OPM)所需的零磁环境。

发明内容

针对上文提到的问题和需求，本公开提出了一种新型的局部磁场补偿装置和方法，其由于采取了如下技术特征而解决了上述问题，并带来其他技术效果。

一方面，本公开提供一种局部磁场补偿装置，包括：至少一个磁探测器，配置为测量待测空间中的磁场；和补偿线圈阵列，围绕所述至少一个磁探测器布置，所述补偿线圈阵列包括多个补偿线圈。其中，所述补偿线圈阵列配置为接收驱动信号以在所述至少一个磁探测器所处位置产生补偿磁场。

在一些示例中，所述局部磁场补偿装置还包括磁探测器支架，相对于受试者的局部身体部位设置，所述磁探测器固定安装在所述磁探测器支架上。

在一些示例中，所述局部磁场补偿装置还包括外壳，包括多个安装部，所述补偿线圈阵列通过所述多个安装部设置在所述外壳内，其中，所述磁探测器支架容纳在所述外壳内，并且所述补偿线圈阵列设置在所述磁探测器支架和所述外壳之间。

在一些示例中，所述多个安装部包括从所述外壳向内延伸的多个安装柱，所述补偿线圈阵列的多个补偿线圈绕制在所述安装柱上。

在一些示例中，所述外壳还包括出线结构，所述多个补偿线圈通过所述出线结构引出并且连接至驱动源。

在一些示例中，所述磁探测器支架相对于受试者的头部设置，并且所述磁探测器支架和所述外壳具有贴合头部的曲面形状。

在一些示例中，所述外壳为头盔，所述磁探测器支架固定安装在所述头盔内。

在一些示例中，所述外壳和/或所述磁探测器支架通过3D打印加工或塑料模制而成。

在一些示例中，所述驱动信号包括控制所述多个补偿线圈之间连接方式的连接信号和控制所述多个补偿线圈产生的补偿磁场大小的电流信号。

在一些示例中，所述多个补偿线圈均匀分布在平面或曲面上。

在一些示例中，所述多个补偿线圈具有圆形、多边形或其组合的形状。

在一些示例中，所述补偿磁场使得所述至少一个磁探测器所处位置的磁场强度和/或磁场梯度在阈值范围内。

另一方面，本公开提供一种磁场补偿系统，包括：如前所述的局部磁场补偿装置、处理系统和驱动装置，所述处理系统接收所述至少一个磁探测器检测到的磁场信号，所述驱动装置在所述处理系统的控制下向所述多个补偿线圈施加驱动信号。

在一些示例中，所述驱动装置为精度为μA量级的电流源。

在一些示例中，所述多个补偿线圈的每个单独连接到所述驱动装置。

在一些示例中，所述磁场补偿系统还包括信号采集装置，采集所述至少一个磁探测器检测到的磁场信号并发送至所述处理系统。

又一方面，本公开还提供一种用于局部磁场补偿的方法，包括：围绕至少一个磁探测器布置补偿线圈阵列，所述补偿线圈阵列包括多个补偿线圈；获得所述补偿线圈阵列的多个补偿线圈中的每一个的驱动信号与其在所述至少一个磁探测器所处位置产生的磁场强度的关系参数；通过所述至少一个磁探测器测量至少一个待测点的磁场大小；根据所测磁场大小及所述关系参数，计算所述多个补偿线圈中的每一个的驱动信号大小。

在一些示例中，获得所述补偿线圈阵列的多个补偿线圈中的每一个的驱动信号与其在所述至少一个磁探测器所处位置产生的磁场强度的关系参数包括：

向所述多个补偿线圈中的每一个线圈施加单位电流，测量其在每个待测点处产生的磁场影响

得到下列关系矩阵A：

其中，

为第i个补偿线圈单独施加单位电流时在第j个磁探测器j位置产生的磁场强度。

在一些示例中，根据所测磁场大小及所述关系矩阵A，求解下列广义逆矩阵，以计算所述多个补偿线圈中的每一个的驱动信号大小：

其中，I_i为驱动信号中控制所述多个补偿线圈产生的补偿磁场的电流信号电流的大小，

为第N个磁探测器位置所测磁场大小。

在一些示例中，求解广义逆矩阵包括通过在系统中最小化整体能量，即最小化系数矩阵的平方和，同时电流I规范化到实际的电流范围，以求解广义逆矩阵。

在一些示例中，所述方法还包括根据所测磁场大小，判断是否需要进行磁场补偿。

在一些示例中，判断是否需要进行磁场补偿包括：将所测磁场大小与零磁场的差值与阈值进行比较，如果大于等于阈值，则需要进行磁场补偿，反之则不需要。

在一些示例中，将所测磁场大小与零磁场的差值与阈值进行比较包括：将所测磁场的X、Y、Z三个方向的分量的大小与零磁场的差值分别与阈值进行比较。

在一些示例中，如果判断需要进行磁场补偿，则向所述多个补偿线圈输出经计算所得的驱动信号。

在一些示例中，所述判断在所述至少一个磁探测器工作过程中持续进行，以实现动态补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1示出了根据本公开至少一实施例的磁场补偿线圈阵列的示意图；

图2示出了根据本公开至少一实施例的局部磁场补偿装置的示意图；

图3示出了根据本公开至少一实施例的补偿线圈支架的示意图；

图4示出了根据本公开至少一实施例的磁探测器支架的示意图；

图5示出了根据本公开至少一实施例的磁场补偿系统的示意图；

图6示出了根据本公开至少一实施例的用于局部磁场补偿的方法的流程图；图7示出了根据本公开又一实施例的用于局部磁场补偿的方法的流程图。

具体实施方式

为了使得本公开的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本公开具体实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

将参照附图详细描述根据本公开的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。

与附图所展示的实施例相比，本公开保护范围内的可行实施方案可以具有更少的部件、具有附图未展示的其他部件、不同的部件、不同地布置的部件或不同连接的部件等。此外，在不脱离本公开的理念的情况下，附图中两个或更多个部件可以在单个部件中实现，或者附图中所示的单个部件可以实现为多个分开的部件。

在如下的说明书和所附的权利要求书中，采用了方向性术语“内”和“外”，其中，内、内侧、内表面是指朝向磁屏蔽系统围绕的工作区域的表面，而外、外侧、外表面是指与所述内、内侧、内表面相反的表面。

脑磁信号的频率大约在0-100Hz的范围，尤其在0-1Hz，此时屏蔽室内的剩磁可以被OPM检测到，剩磁强度大约在nT量级，随时间的漂移幅度也在nT量级。尤其，当屏蔽室外有电梯、地铁、车流等情况下，会在低频产生较大剩磁漂移。剩余磁场梯度也会带来噪声干扰，受试对象的受试部位的微小转动或摆动都会造成很大的噪声，有文献指出在5nT不均匀磁场中一个转动会导致约90pT的噪声信号。因此，实现空间零磁是磁场补偿的目标之一。除了空间不均匀的剩磁，屏蔽室内的剩磁随时间的漂移常超过光泵原子磁力计工作的磁场范围，同时带来较大的信号噪声干扰。因此，实时的动态磁场补偿可以抵消剩磁漂移的影响，维持磁场检测装置所需的零磁环境。

为了给OPM磁探测器提供优化的工作环境，通常需要通过对磁场进行测量，并基于测量数据，以对屏蔽系统内的部分区域进行主动磁场补偿。目前已有研究报道用双平面大型补偿线圈实现对补偿线圈中心特定区域内的磁场补偿，针对补偿线圈的中心区域内的低阶磁场展开项进行补偿，对头部附近磁场进行补偿后，为OPM磁探测器工作提供零磁环境以实现OPM探测脑磁信号。然而，双平面补偿线圈产生的磁场只对其中心一定范围有效，很难适应各种生物磁信号测量的需要。例如多测量部位、多个探头阵列，及测量过程中位置移动等情况。

本公开设计的一种局部磁场补偿装置，用于针对磁探测器(例如光泵原子磁力计，OPM)所处的磁场进行补偿，使待测部位保持零磁场环境。在双平面补偿线圈不能满足要求的情况下，或在较小的屏蔽室内，实现对探头区域零磁的空间补偿和动态补偿。以保证磁场检测装置正常工作。局部磁场补偿装置包括至少一个磁探测器和补偿线圈阵列。磁场补偿线圈阵列围绕至少一个磁探测器布置，由多个独立的小补偿线圈组成补偿线圈阵列，其位置设置在OPM探头阵列的外侧，针对待测部位放置OPM探头阵列的位置进行补偿。

需要说明的是，本公开所提出的局部磁场补偿装置适用于受试者的局部身体部位的磁场补偿，以提供磁探测器的零磁或接近零磁的工作环境(磁场强度范围±1.5nT)。局部身体部位包括但不限于：头部、腰部、胸部、四肢等局部身体部位。下文将以头部为示例介绍局部磁场补偿装置的示例性实施例，但不局限于此。

图1至图4示例性地示出了根据本公开至少一实施例的磁场补偿装置。磁场补偿装置包括补偿线圈阵列1和多个磁探测器2，补偿线圈阵列1布置在多个磁探测器2的外侧，并且包括多个补偿线圈11。补偿线圈11为导线构成的补偿线圈回路，补偿线圈11在通电时可以产生特定的空间补偿磁场。

针对头部的磁信号测量，磁探测器是紧贴头皮布置，在距离头皮约10cm的球面布置补偿线圈阵列，补偿线圈阵列所在的球面半径为22cm。根据生物磁信号探测的需要，通过特定的补偿线圈布置和磁探测器布置，实现在磁信号探测过程中磁探测器2所处的磁场分布均匀，并且尽量接近零磁场。

示例性地，补偿线圈11在头盔形式的外壳3的内侧布置，使用时头盔外壳3固定在磁探测器支架4上，保持补偿线圈阵列1和磁探测器2的相对位置固定。补偿线圈11通过铜导线绕制在多个安装柱41上，将开始绕制的入口处和绕制完成引出的铜导线双绞后，通过头盔后面的出线孔和导管(未示出)，连接到驱动装置6。示例性地，驱动装置6可以是高精度电流源。

磁探测器支架4中可以设置有多个安装孔，磁探测器2可以插入到安装孔中。多个安装孔根据需要布置在磁探测器支架4中，其布置可以是均匀的或者在特定部位相对密集地布置安装孔。

为了使得插入到安装孔中的磁探测器2相对于头部的位置是固定的，尤其是保证磁探测器2相对于头部的指向固定，磁探测器支架4由刚性材料制成。此外，磁探测器支架4由非磁性材料制成，以防止对脑磁检测的干扰。磁探测器支架4的材料例如为光敏增韧树脂或纳米陶瓷材料。磁探测器支架4可以通过3D打印加工或塑料模制而成。

当头部表面特定位置放置N个磁探测器2，组成磁探测器阵列，外侧放置补偿线圈阵列1，包括M个阵列补偿线圈11。在第i个补偿线圈11中单独施加单位电流，那么，测量在第j个磁探测器位置产生的磁场强度

即可以得到系数A_ij。其中，i和j是大于0的整数。

表示的是矢量磁场强度，需要记录XYZ三个方向的分量。预先将每个补偿线圈中单位电流对各个磁探测器位置磁场的影响用来构造N行M列的系数矩阵A，X方向的系数矩阵为Ax，Y方向的系数矩阵为Ay，Z方向的系数矩阵为Az。实际补偿剩磁的方法如下：首先是测量出屏蔽室中心N个磁探测器2位置的磁场强度

通过补偿线圈阵列1中每个补偿线圈11对磁场的贡献，构造出与测量磁场相反的磁场，从而得到补偿磁场的效果。因此，构造出N行M列的系数矩阵A，并求解下面这个矩阵方程，进而计算得到每个补偿线圈所需的电流值。

x为广义逆矩阵的解，即x＝-A′b。

方程简化为Ax＝-b，x为广义逆矩阵的解，即x＝-A^-1b。此方程的解不唯一，需要加入一些条件，把解控制在合理范围。在系统中最小化整体能量，即最小化系数矩阵的平方和，同时电流I规范化到实际的电流范围。

x＝-(AA^T+αI)^-1A^Tb

其中，α是AA^T矩阵中最大值。

补偿磁场使得磁探测器2所处位置的磁场强度和/或磁场梯度在阈值范围内。一般而言，例如屏蔽室内剩磁在nT量级，因此，补偿线圈11的最大补偿范围在nT量级。

如图5所示，磁场补偿系统包括如前所述的局部磁场补偿装置、处理系统5、驱动装置6和信号采集装置7。

补偿线圈11工作时需要mA量级的电流，所以磁场补偿系统中的驱动装置6可以包括高精度电流源，能够在μA量级精确控制补偿线圈中的电流。磁场补偿系统的磁探测器2采集到磁场数据后，通过计算机程序进行运算，将每个补偿线圈的电流值输出到精密电流源阵列，再由电流源阵列给补偿线圈阵列施加电流。

图6示出了根据本公开一实施例的磁场补偿方法的流程图。以下结合图6描述本公开的一示例性实施例的磁场补偿方法。

如图6所示，本公开一示例性实施例提供的一种磁场补偿方法，包括如下步骤：

S100、围绕至少一个磁探测器布置补偿线圈阵列，所述补偿线圈阵列包括多个补偿线圈；

S200、获得所述补偿线圈阵列的多个补偿线圈中的每一个的驱动信号与其在所述至少一个磁探测器所处位置产生的磁场强度的关系参数；

S300、通过所述至少一个磁探测器测量至少一个待测点的磁场大小；

S400、根据所测磁场大小及所述关系参数，计算所述多个补偿线圈中的每一个的驱动信号大小。

可选地，图6中所示的补偿方法可以利用如前所述的补偿装置及其补偿方式来实现，关于补偿装置的结构和构造的特征同样适用于应用本公开方法实施例中。

可选地，获得补偿线圈阵列的多个补偿线圈中的每一个的驱动信号与其在至少一个磁探测器所处位置产生的磁场强度的关系参数可以包括向多个补偿线圈中的每一个线圈施加单位电流，测量其在每个待测点处产生的磁场影响

得到下列关系矩阵A：

其中，

为第i个补偿线圈单独施加单位电流时在第j个磁探测器j位置产生的磁场强度。然后，根据所测磁场大小及关系矩阵A，求解下列广义逆矩阵，以计算多个补偿线圈中的每一个的驱动信号大小：

其中，I_i为驱动信号中控制多个补偿线圈产生的补偿磁场大小的电流信号电流的大小，[b₁b₂…b_N]为第N个磁探测器位置所测磁场大小。

其中，求解广义逆矩阵包括通过在系统中最小化整体能量，即最小化系数矩阵的平方和，同时电流I规范化到实际的电流范围。，以求解广义逆矩阵。

图7示出了根据本公开另一实施例的磁场补偿方法的流程图。补偿线圈阵列零场磁场补偿方法的步骤可以如下：

1、布置磁探测器的测量点：根据待测信号的位置，在距离信号源最近的部位设置测量点。测量点的数量根据测量需要确定，数量≥1。在补偿线圈补偿磁场或磁信号测量实验后，可根据测量结果再进行修改。

2、检测磁场：所有测量的磁场值分为X、Y、Z三个方向，用三个方向磁场值与零场的差值判断是否进行补偿。一般屏蔽室的剩磁都会超过OPM磁探测器的工作要求，需要进行磁场补偿。

3、布置补偿线圈：根据磁探测器测量点的位置，在磁探测器外侧(相对信号源而言)设定补偿线圈的位置。补偿线圈阵列均匀分布在平面或曲面上，六边形和五边形的组合可以满足均匀分布的要求。补偿线圈数量大于等于测量点数量。

4、测量系数矩阵：将磁探测器放置在测量点位置，补偿线圈阵列中的一个补偿线圈施加1mA直流电，测量其在每个测量点处产生的磁场影响ΔB_ij，将每个补偿线圈的影响都测量出来，构成上述方程组的系数矩阵A。

5、计算补偿线圈电流值：将所有测量点磁场强度的数值、系数矩阵和其他参数值输入计算程序中，计算得到补偿线圈阵列的每个独立补偿线圈中需要的电流值。

6、完成第一次空间磁场补偿：驱动补偿线圈阵列中每个独立补偿线圈的高精度电流源形成电流源阵列，根据计算结果向补偿线圈输出直流，完成第一次补偿。

第一次匀场完成之后还要测量磁场，判断是否需要进一步补偿。如果磁场均匀度没有达到要求(OPM磁探测器要求每个测量点磁场在±1.5nT以内)，还需重复计算、调整补偿线圈电流等步骤。

此外，实际情况中，生物磁信号的测量要求对屏蔽室的剩磁进行空间磁场补偿，还需要对磁场随时间的漂移进行补偿，此时需要根据漂移动态地控制补偿线圈电流，进行实时的动态磁场补偿。一般情况，剩磁的磁力线方向与地磁方向有一定角度，但以地磁方向为主，所以需要构造出地磁方向的空间均匀的磁场。将该均匀磁场叠加在测量区域的剩磁上，可以抑制剩磁漂移。上述的补偿线圈阵列构造地磁方向的空间均匀磁场，根据步骤5中的计算结果，将所用到的补偿线圈和电流值记录下来。磁探测器测量到磁场漂移的情况，通过PID负反馈控制器，同时实时地控制所用到的补偿线圈的电流值，从而对抗磁场漂移。

需要说明的是，以上所述的方法步骤并非限制其顺序，方法步骤可以进行调整、替换、修改，而不超出本公开的范围。例如，可以首先在第一步骤就布置好补偿线圈，然后再进行判断步骤。此外，方法步骤也可以具有比图6或图7所示步骤更多步骤或者更少步骤。

上文中参照优选的实施例详细描述了本公开所提出的局部磁场补偿装置、磁场补偿系统和方法的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本公开理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型。另外，也可以对本公开各个方面提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (25)

1.一种局部磁场补偿装置，包括：

至少一个磁探测器，配置为测量待测空间中的磁场；和

补偿线圈阵列，围绕所述至少一个磁探测器布置，所述补偿线圈阵列包括多个补偿线圈；

其中，所述补偿线圈阵列配置为接收驱动信号以在所述至少一个磁探测器所处位置产生补偿磁场。

2.如权利要求1所述的局部磁场补偿装置，还包括：

磁探测器支架，相对于受试者的局部身体部位设置，所述磁探测器固定安装在所述磁探测器支架上。

3.如权利要求2所述的局部磁场补偿装置，还包括：

外壳，包括多个安装部，所述补偿线圈阵列通过所述多个安装部设置在所述外壳内，

其中，所述磁探测器支架容纳在所述外壳内，并且所述补偿线圈阵列设置在所述磁探测器支架和所述外壳之间。

4.如权利要求3所述的局部磁场补偿装置，其中，所述多个安装部包括从所述外壳向内延伸的多个安装柱，所述补偿线圈阵列的多个补偿线圈绕制在所述安装柱上。

5.如权利要求4所述的局部磁场补偿装置，其中，所述外壳还包括出线结构，所述多个补偿线圈通过所述出线结构引出并且连接至驱动源。

6.如权利要求3所述的局部磁场补偿装置，其中，所述磁探测器支架相对于受试者的头部设置，并且所述磁探测器支架和所述外壳具有贴合头部的曲面形状。

7.如权利要求6所述的局部磁场补偿装置，其中，所述外壳为头盔，所述磁探测器支架固定安装在所述头盔内。

8.如权利要求1所述的局部磁场补偿装置，其中，所述外壳和/或所述磁探测器支架通过3D打印加工或塑料模制而成。

9.如权利要求1所述的局部磁场补偿装置，其中，所述驱动信号包括控制所述多个补偿线圈之间连接方式的连接信号和控制所述多个补偿线圈产生的补偿磁场大小的电流信号。

10.如权利要求1至9中任一项所述的局部磁场补偿装置，其中，所述多个补偿线圈均匀分布在平面或曲面上。

11.如权利要求10所述的局部磁场补偿装置，其中，所述多个补偿线圈具有圆形、多边形或其组合的形状。

12.如权利要求1至9中任一项所述的局部磁场补偿装置，其中，所述补偿磁场使得所述至少一个磁探测器所处位置的磁场强度和/或磁场梯度在阈值范围内。

13.一种磁场补偿系统，包括：

如权利要求1至12中任一项所述的局部磁场补偿装置；

处理系统，所述处理系统接收所述至少一个磁探测器检测到的磁场信号；和

驱动装置，所述驱动装置在所述处理系统的控制下向所述多个补偿线圈施加驱动信号。

14.如权利要求13所述的磁场补偿系统，其中，所述驱动装置为精度为μA量级的电流源。

15.如权利要求13所述的磁场补偿系统，其中，所述多个补偿线圈的每个单独连接到所述驱动装置。

16.如权利要求13所述的磁场补偿系统，还包括：

信号采集装置，采集所述至少一个磁探测器检测到的磁场信号并发送至所述处理系统。

17.一种用于局部磁场补偿的方法，包括：

围绕至少一个磁探测器布置补偿线圈阵列，所述补偿线圈阵列包括多个补偿线圈；

获得所述补偿线圈阵列的多个补偿线圈中的每一个的驱动信号与其在所述至少一个磁探测器所处位置产生的磁场强度的关系参数；

通过所述至少一个磁探测器测量至少一个待测点的磁场大小；

根据所测磁场大小及所述关系参数，计算所述多个补偿线圈中的每一个的驱动信号大小。

18.如权利要求17所述的方法，其中，获得所述补偿线圈阵列的多个补偿线圈中的每一个的驱动信号与其在所述至少一个磁探测器所处位置产生的磁场强度的关系参数包括：

向所述多个补偿线圈中的每一个线圈施加单位电流，测量其在每个待测点处产生的磁场影响

得到下列关系矩阵A：

其中，

为第i个补偿线圈单独施加单位电流时在第j个磁探测器j位置产生的磁场强度。

19.如权利要求18所述的方法，其中，根据所测磁场大小及所述关系矩阵A，求解下列广义逆矩阵，以计算所述多个补偿线圈中的每一个的驱动信号大小：

其中，I_i为驱动信号中控制所述多个补偿线圈产生的补偿磁场大小的电流信号电流的大小，[b₁b₂…b_N]为第N个磁探测器位置所测磁场大小。

20.如权利要求19所述的方法，其中，求解广义逆矩阵包括通过在系统中最小化整体能量，在系统中最小化整体能量，即最小化系数矩阵的平方和，同时电流I规范化到实际的电流范围。，以求解广义逆矩阵。

21.如权利要求17至20中任一项所述的方法，还包括：

根据所测磁场大小，判断是否需要进行磁场补偿。

22.如权利要求21所述的方法，其中，判断是否需要进行磁场补偿包括：将所测磁场大小与零磁场的差值与阈值进行比较，如果大于等于阈值，则需要进行磁场补偿，反之则不需要。

23.如权利要求22所述的方法，其中，将所测磁场大小与零磁场的差值与阈值进行比较包括：将所测磁场的X、Y、Z三个方向的分量的大小与零磁场的差值分别与阈值进行比较。

24.如权利要求21所述的方法，其中，如果判断需要进行磁场补偿，则向所述多个补偿线圈输出经计算所得的驱动信号。

25.如权利要求21所述的方法，其中，所述判断在所述至少一个磁探测器工作过程中持续进行，以实现动态补偿。

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