CN116203492A - 一种梯度线圈线性度测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及梯度线圈测试技术领域，尤其涉及一种梯度线圈线性度测试装置，包括固定杆和安装在固定杆上的单探头测磁仪，还包括间隔设置的第一固定板和第二固定板，所述固定杆安装在第一固定板和第二固定板之间；固定杆与梯度线圈的中心轴线平行；固定杆能沿着水平、竖直和与梯度线圈的中心轴线平行的方向平移。本装置采用单探头测磁仪进行梯度场强的测量，能测量梯度线圈上沿着水平、竖直和梯度线圈的轴向方向的不同点位的梯度场强，结构简单，易于操作，制造成本低。通过更换可调节固定套，可适用于不同口径的梯度线圈梯度场强的测量。

Description

一种梯度线圈线性度测试装置

技术领域

本发明涉及梯度线圈测试技术领域，尤其涉及一种梯度线圈线性度测试装置。

背景技术

在磁共振成像系统中，梯度系统对磁共振信号进行空间定位。梯度系统主要由梯度线圈、梯度放大器、模数转换器、梯度控制器等组成，主要作用是产生成像所需要的梯度磁场，要得到临床可以使用的影像图像，需要对磁共振信号进行三维的空间编码，分别是X、Y、Z。梯度磁场能将这种空间位置信号和磁场大小一一对应起来。梯度线圈通电以后即可产生梯度磁场，磁共振的空间定位、选层及采集信号都会用到梯度。

评价梯度系统的指标主要有梯度场强、梯度切换率及梯度线性度等。梯度场强：代表梯度系统输出的最大梯度磁场或者梯度峰值强度。它的单位是mT/m，前面的mT代表毫特斯拉，后面的m表示长度单位米。它的计算公式为：梯度场强（mT/m）=梯度场两端的磁场强度之差÷梯度场有效长度。线性度：梯度磁场强度与空间位移之间按比例、成直线的关系；是衡量梯度磁场强度平稳性的指标，线性越好，表明梯度磁场越精确，影像质量越好，非线性度随着与磁场中心距离的增加而增加，如果梯度线性不佳，影像边缘可能产生空间和强度的畸变。

梯度线性度是非常重要的指标，它代表梯度的线性情况。梯度系统性能越好，则爬升时间越短，梯度切换率越大，达到作用梯度所需要的时间越短，成像速度也就越快。梯度线性度越高，则扫描的FOV越大，图像变形也越小。

目前线性度的测量常用方法是取成像空间（成像DSV）表面坐标点取梯度场强计算线性度，所需测试用测磁仪需根据梯度孔径订制，探头多、成本高；无法直接测量成像空间内坐标点的梯度线性。

发明内容

本发明拟解决的技术问题是针对以上不足，提供一种梯度线圈线性度测试装置，本装置采用单探头测磁仪进行梯度场强的测量，结构简单，易于操作，制造成本低，适于实用。

为解决以上问题，本发明采用的技术方案如下：

一种梯度线圈线性度测试装置，包括固定杆和安装在固定杆上的单探头测磁仪，还包括间隔设置的第一固定板和第二固定板，所述固定杆安装在第一固定板和第二固定板之间；固定杆与梯度线圈的中心轴线平行；固定杆能沿着水平和/或竖直方向平移。第一固定板和第二固定板分别固定安装在梯度线圈的两端。

作为一种改进，所述固定杆一端的底部设有第二凸块，另一端的底部设有第三凸块；第一固定板上设有多个间隔设置的与第二凸块相适配的第二限位槽，第二固定板上设有多个间隔设置的与第三凸块相适配的第三限位槽。

作为一种改进，还包括安装在第一固定板上的第一定位卡扣和安装在第二固定板上的第二定位卡扣；所述第一定位卡扣和第二定位卡扣上均设有与固定杆的外形尺寸相适配的固定槽；固定杆能置于固定槽内。

作为一种改进，所述第一定位卡扣和第二定位卡扣上均设有凸出的第一凸块，第一固定板和第二固定板上均设有与第一凸块相适配的安装槽；第一定位卡扣和第二定位卡扣分别通过第一凸块可拆卸地安装在第一固定板和第二固定板上。

作为一种改进，所述第一固定板和第二固定板上均设有多个间隔设置的所述安装槽。

作为一种改进，所述固定杆能沿着与梯度线圈的中心轴线平行的方向平移。

作为一种改进，所述固定杆一端的底部设有多个间隔设置的第二凸块，第一定位卡扣的固定槽底部设有与所述第二凸块相适配的第一限位槽。

作为一种改进，所述第一固定板和第二固定板间设有多个间隔设置的连接杆，多个连接杆通过设有支撑套固定连接。

作为一种改进，所述第一固定板和第二固定板上靠近梯度线圈的一侧均设有环形的安装部，安装部的外圆周上套装有与梯度线圈的内径相适配的调节固定套。

作为一种改进，所述第一固定板和第二固定板上均设有沿着其径向设置的螺孔，螺孔贯穿安装部和调节固定套，螺孔内安装有紧固件。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：

该本装置采用单探头测磁仪进行梯度场强的测量，能测量梯度线圈上沿着水平、竖直和梯度线圈的轴向方向的不同点位的梯度场强，结构简单，易于操作，制造成本低。通过更换可调节固定套，可适用于不同口径的梯度线圈梯度场强的测量。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明一种梯度线圈线性度测试装置的结构示意图一；

图2为本发明一种梯度线圈线性度测试装置的结构示意图二；

图3为图1中第一固定板的结构示意图一；

图4为图1中第一固定板的结构示意图二；

图5为图1中第二固定板的结构示意图；

图6为图1中第一定位卡扣的结构示意图；

图7为图1中第二定位卡扣的结构示意图；

图8为图1中固定杆的结构示意图一；

图9为图1中固定杆的结构示意图二；

图10为本发明一种梯度线圈线性度测试装置的使用状态参考图一；

图11为本发明一种梯度线圈线性度测试装置的使用状态参考图二；

图12为本发明一种梯度线圈线性度测试装置的使用状态参考图三；

图13为本发明一种梯度线圈线性度测试装置的使用状态参考图四；

其中：1-第一固定板，2-第二固定板，3-固定杆，4-梯度线圈，5-第一定位卡扣，6-第二定位卡扣，7-固定槽，8-安装槽，9-第一凸块，10-第二凸块，11-第一限位槽，12-第三凸块，13-第二限位槽，14-第三限位槽，15-连接杆，16-支撑套，17-加强部，18-通孔，19-安装部，20-调节固定套，21-螺孔，22-紧固件，23-第一安装板，24-第二安装板，25-第一固定杆过孔，26-第二固定杆过孔，27-避让槽，28-凹槽。

具体实施方式

为了便于说明而不是用于限制，图1中示出了坐标系，并定义了X轴、Y轴和Z轴方向。

实施例

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9共同所示，一种梯度线圈线性度测试装置，包括固定杆3和安装在固定杆3上的单探头测磁仪，还包括间隔设置的第一固定板1和第二固定板2。第一固定板1和第二固定板2分别固定安装在梯度线圈4的两端；固定杆3安装在第一固定板1和第二固定板2 之间。固定杆3上设有用于安装单探头测磁仪的凹槽28。固定杆3与梯度线圈4的中心轴线平行；固定杆3能沿着X轴、Y轴、Z轴方向平移，即固定杆3能沿着水平方向、竖直方向和与梯度线圈4的中心轴线平行的方向平移。

如图1、图2、图3、图4和图5共同所示，第一固定板1和第二固定板2均为环形的盘状结构。第一固定板1和第二固定板2上靠近梯度线圈4的一侧均设有凸出的环形的安装部19，安装部19的外圆周上套装有与梯度线圈4的内径相适配的调节固定套20。调节固定套20可拆卸的安装在安装部19上。调节固定套20可根据梯度线圈4的内径更换，使得调节固定套20的外径与梯度线圈4内径相同，调节固定套20的内径与第一固定板1和第二固定板2配合使用。改变调节固定套20的外径，能适用于不同内径尺寸的梯度线圈4的线性度测试，提高该测试装置对不同规格梯度线圈4的适应性。第一固定板1和第二固定板2上均设有沿着其径向设置的螺孔21，螺孔21贯穿安装部19和调节固定套20，螺孔21内安装有紧固件22。紧固件22可以是螺栓或螺钉。紧固件22用第一固定板1与梯度线圈4之间、第二固定板2与梯度线圈4之间的锁紧。本实施例中优选的的紧固件22为螺栓。将第一固定板1和第二固定板2分别安装在梯度线圈4的两端的目标位置后，通过转动紧固件22将第一固定板1和第二固定板2固定安装在梯度线圈4上。

第一固定板1和第二固定板2间设有多个间隔设置的连接杆15，多个连接杆15通过设有支撑套16固定连接。第一固定板1和第二固定板2由连接杆15连接在一起，支撑套16在第一固定板1和第二固定板2之间可以支撑连接杆15以及减少该测试装置的安装难度。本实施例中优选的，连接杆15的截面为圆形；连接杆15的数量为四个，四个连接杆15沿着第一固定板1和第二固定板2的周向均布。四个连接杆15的两端均分别固定在第一固定板1和第二固定板2上。具体的，第一固定板1、第二固定板2和支撑套16均为圆环形的盘状结构，第一固定板1、第二固定板2和支撑套16上对应连接杆15的位置均设有向其内圈突出的加强部17，加强部17上设有与连接杆15相适配的通孔18，连接杆15可拆卸的安装在所述通孔18内。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9共同所示，所述固定杆3一端的底部设有第二凸块10，另一端的底部设有第三凸块12。第一固定板1上设有多个间隔设置的与第二凸块10相适配的第二限位槽13，第二固定板2上设有多个间隔设置的与第三凸块12相适配的第三限位槽14，优选的，多个第二限位槽13等间距间隔设置；第三限位槽14为矩形槽。

具体的，如图3、图4和图5共同所示，第一固定板1的中部设有第一安装板23，第二固定板2的中部设有第二安装板24。第一安装板23和第二安装板24平行。第一安装板23的中部设有与固定杆3的外形尺寸相适配的第一固定杆过孔25。第一固定杆过孔25为长条状的矩形孔，第一固定杆过孔25过第一固定板1的圆心。第二安装板24的中部设有与固定杆3的外形尺寸相适配的第二固定杆过孔26。第二固定杆过孔26为长条状的矩形孔，第二固定杆过孔26过第二固定板2的圆心。第一固定杆过孔25与第二固定杆过孔26平行。多个间隔设置的第二限位槽13位于第一固定杆过孔25的侧壁上。多个间隔设置的第三限位槽14位于第二固定杆过孔26的侧壁上。第二限位槽13和第三限位槽14的数量相等，且位置一一对应。当固定杆3一端的第二凸块10安装在其中一个第二限位槽13中，固定杆3另一端的第三凸块12安装在其中对应的第三限位槽14中时，固定杆3与梯度线圈4的中心轴线平行。

如图12和图13共同所示，使用该装置测定梯度线圈4上沿着水平方向的不同位置点的磁场强度时，首先，将第一固定杆过孔25和第二固定杆过孔26水平设置。梯度线圈4制作时会在其端部标记0°、90°、180°、270°刻度线。第一固定板1和第二固定板2制作时也会在其上标记0°、90°、180°、270°刻度线；使得该测试装置组装时更加方便和准确。该测试装置向梯度线圈4中组装时，使得第一固定板1和第二固定板2上的端板0°、90°、180°、270°刻度线均与梯度线圈4上的0°、90°、180°、270°刻度线圈对齐。然后，将固定杆3一端的底部的第二凸块10置于一个第二限位槽13中，固定杆3另一端底部的第三凸块12置于对应的第三限位槽14中，使得固定杆3水平设置并与梯度线圈4的轴线平行，单探头测磁仪位于梯度线圈4的中心位置。最后，通过将第二凸块10置于不同的第二限位槽13中、第三凸块12置于不同的第三限位槽14中，能改变固定杆3在X轴方向的位置，即固定杆3能在水平方向平移，用以测定梯度线圈4上沿着水平方向的不同位置点的磁场强度，分别读取和记录不同位置处测量的梯度线圈4的梯度场强，并根据测量的梯度场强，拟合出沿着X轴方向的不同位置与梯度场强的线性关系。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9共同所示，该梯度线圈线性度测试装置还包括安装在第一固定板1上的第一定位卡扣5和安装在第二固定板2上的第二定位卡扣6。第一定位卡扣5和第二定位卡扣6上均设有与固定杆3的外形尺寸相适配的固定槽7；固定杆3能置于固定槽7内。第一定位卡扣5和第二定位卡扣6上均设有凸出的第一凸块9，第一固定板1和第二固定板2上均设有与第一凸块9相适配的安装槽8。第一定位卡扣5和第二定位卡扣6分别通过第一凸块9可拆卸地安装在第一固定板1和第二固定板2上。第一固定板1和第二固定板2上均设有多个间隔设置的安装槽8。优选的，第一固定板1和第二固定板2上的多个安装槽8均等间距设置。

本实施例中优选的，第一定位卡扣5和第二定位卡扣6均为块状结构，第一定位卡扣5和第二定位卡扣6的中部均设有所述固定槽7。第一定位卡扣5和第二定位卡扣6的侧面设有两个间隔设置的所述第一凸块9，两个第一凸块9分别位于固定槽7的两侧。第一安装板23的两侧部和第二安装板24的两侧部均设有所述安装槽8。安装槽8的数量均为多个。多个安装槽8沿着第一安装板23或第二安装板24的延伸方向等间距间隔设置。第一安装板23两侧部的安装槽8位置一一对应；第二安装板24两侧部的安装槽8位置一一对应；且第一安装板23上的安装槽8与第二安装板24上的安装槽8位置一一对应。当第一定位卡扣5的第一凸块9安装在第一固定板1的安装槽8上，第二定位卡扣6的第一凸块9安装在第二固定板2上对应的安装槽8上时，将固定杆3的两端部分别置于第一定位卡扣5的固定槽7和第二定位卡扣6的固定槽7内，固定杆3与梯度线圈4的中心轴线平行。

如图9所示，固定杆3一端的底部设有多个间隔设置的第二凸块10，第一定位卡扣5的固定槽7底部设有与所述第二凸块10相适配的第一限位槽11。第二定位卡扣6的固定槽7底部设有与所述第三凸块12相适配的避让槽27，避让槽27贯穿第二定位卡扣6。第二凸块10为圆柱状结构、长条状结构或矩形块状结构。本实施例中优选的，第二凸块10为圆柱状结构。

如图10和图11共同所示，将该测试装置在X轴方向线性测试位置的基础上旋转90°，第一固定杆过孔25和第二固定杆过孔26调节至竖直设置时，该装置可用于测量梯度线圈4在Y轴和Z轴方向的磁场强度。

使用该装置测定梯度线圈4上沿着竖直方向的不同位置点的磁场强度时，首先，将第一固定杆过孔25和第二固定杆过孔26调节至竖直位置。然后，将第一定位卡扣5的两个第一凸块9安装在第一安装板23的两个安装槽8中，将第二定位卡扣6的两个第一凸块9安装在第二安装板24的两个安装槽8中；并将固定杆3的两端分别置于第一定位卡扣5的固定槽7中和第二定位卡扣6的固定槽7中，使得固定杆3水平设置，单探头测磁仪位于梯度线圈4的中心位置。最后，改变第一定位卡扣5和第二定位卡扣6的安装高度，能使得固定杆3沿着Y轴方向平移，即固定杆3沿着竖直方向平移，用以测定梯度线圈4上沿着竖直方向的不同位置点的磁场强度，分别读取和记录不同位置处测量的梯度线圈4的梯度场强，并根据测量的梯度场强，拟合出沿着Y轴方向的不同位置与梯度场强的线性关系。

使用该装置测定梯度线圈4上沿着与梯度线圈4的中心轴线平行方向的不同位置点的磁场强度时，首先，将第一固定杆过孔25和第二固定杆过孔26调节至竖直位置。然后，将第一定位卡扣5的两个第一凸块9安装在第一安装板23的两个安装槽8中，将第二定位卡扣6的两个第一凸块9安装在第二安装板24的两个安装槽8中；并将固定杆3的两端分别置于第一定位卡扣5的固定槽7中和第二定位卡扣6的固定槽7中，使得固定杆3水平设置，将固定杆3上的一个第二凸块10置于第一定位卡扣5的第一限位槽11中，单探头测磁仪位于梯度线圈4的中心位置。最后，将固定杆3上不同的第二凸块10置于第一定位卡扣5的第一限位槽11中，使得固定杆3和单探头测磁仪沿着Z轴的方向平移，即固定杆3和单探头测磁仪沿着与梯度线圈4的中心轴线平行方向平移，用以测定梯度线圈4上沿着与梯度线圈4的中心轴线平行方向的不同位置点的磁场强度，分别读取和记录不同位置处测量的梯度线圈4的梯度场强，并根据测量的梯度场强，拟合出沿着Z轴方向的不同位置与梯度场强的线性关系。

综上所述，本发明的梯度线圈线性度测试装置，所有零件均使用无磁材料制成。利用该梯度线圈线性度测试装置进行梯度线圈磁场线性度的模块化测试。梯度线圈制作完成之后，将该测试装置安装在梯度线圈中，梯度线圈通电产生梯度场强；通过转动及水平或竖直移动本测试装置中的相关部件，将单探头测磁仪定位到梯度线圈内的特定位置，对特定位置的磁场强度进行测量。通过计算不同位置与其对应磁场强度的比例关系，得到梯度线圈通电时在X、Y、Z三个方向上磁场强度与位置线性度的高低。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种梯度线圈线性度测试装置，包括固定杆（3）和安装在固定杆（3）上的单探头测磁仪，其特征在于：还包括间隔设置的第一固定板（1）和第二固定板（2），所述固定杆（3）安装在第一固定板（1）和第二固定板（2）之间；固定杆（3）与梯度线圈的中心轴线平行；固定杆（3）能沿着水平和/或竖直方向平移。

2.如权利要求1所述的梯度线圈线性度测试装置，其特征在于：所述固定杆（3）一端的底部设有第二凸块（10），另一端的底部设有第三凸块（12）；第一固定板（1）上设有多个间隔设置的与第二凸块（10）相适配的第二限位槽（13），第二固定板（2）上设有多个间隔设置的与第三凸块（12）相适配的第三限位槽（14）。

3.如权利要求1所述的梯度线圈线性度测试装置，其特征在于：还包括安装在第一固定板（1）上的第一定位卡扣（5）和安装在第二固定板（2）上的第二定位卡扣（6）；所述第一定位卡扣（5）和第二定位卡扣（6）上均设有与固定杆（3）的外形尺寸相适配的固定槽（7）；固定杆（3）能置于固定槽（7）内。

4.如权利要求3所述的梯度线圈线性度测试装置，其特征在于：所述第一定位卡扣（5）和第二定位卡扣（6）上均设有凸出的第一凸块（9），第一固定板（1）和第二固定板（2）上均设有与第一凸块（9）相适配的安装槽（8）；第一定位卡扣（5）和第二定位卡扣（6）分别通过第一凸块（9）可拆卸地安装在第一固定板（1）和第二固定板（2）上。

5.如权利要求4所述的梯度线圈线性度测试装置，其特征在于：所述第一固定板（1）和第二固定板（2）上均设有多个间隔设置的所述安装槽（8）。

6.如权利要求3所述的梯度线圈线性度测试装置，其特征在于：所述固定杆（3）能沿着与梯度线圈的中心轴线平行的方向平移。

7.如权利要求6所述的梯度线圈线性度测试装置，其特征在于：所述固定杆（3）一端的底部设有多个间隔设置的第二凸块（10），第一定位卡扣（5）的固定槽（7）底部设有与所述第二凸块（10）相适配的第一限位槽（11）。

8.如权利要求1至7中任一项所述的梯度线圈线性度测试装置，其特征在于：所述第一固定板（1）和第二固定板（2）间设有多个间隔设置的连接杆（15），多个连接杆（15）通过设有支撑套（16）固定连接。

9.如权利要求1至7中任一项所述的梯度线圈线性度测试装置，其特征在于：所述第一固定板（1）和第二固定板（2）上靠近梯度线圈的一侧均设有环形的安装部（19），安装部（19）的外圆周上套装有与梯度线圈的内径相适配的调节固定套（20）。

10.如权利要求9所述的梯度线圈线性度测试装置，其特征在于：所述第一固定板（1）和第二固定板（2）上均设有沿着其径向设置的螺孔（21），螺孔（21）贯穿安装部（19）和调节固定套（20），螺孔（21）内安装有紧固件（22）。

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