ES2597780T3 - Dispositivos y métodos para determinar un campo magnético - Google Patents

Abstract

Un método para determinar los valores de la componente de campo magnético de un campo magnético vectorial, que comprende: - determinar unos primeros datos de distribución que comprenden valores de dicha componente de campo magnético, para una primera área predeterminada definida a lo largo de una primera superficie predeterminada, - determinar unos segundos datos de distribución de comprenden unos segundos valores de dicha componente de dicho campo magnético para una segunda área predeterminada definida a lo largo de una segunda superficie predeterminada, en el que dicha primera y dicha segunda superficies predeterminadas son paralelas; caracterizado porque determinar los segundos datos de distribución comprende la manipulación de dichos primeros datos de distribución, en base a hacer uso de las propiedades físicas intrínsecas de dicho campo magnético, y en el que determinar los segundos datos de distribución de dicha componente comprende realizar una transformación de Fourier de dichos primeros datos de distribución, dando como resultado datos transformados de Fourier, seguido de realizar la manipulación de datos sobre dichos datos transformados de Fourier, dando como resultado en datos transformados manipulados de Fourier, seguido por una transformación inversa de Fourier de dichos datos transformados manipulados de Fourier.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

DESCRIPCION

Dispositivos y metodos para determinar un campo magnetico Campo tecnico

La presente descripcion se refiere a dispositivos y metodos para determinar un campo magnetico de un iman. Tecnica antecedente

La rapida y precisa inspeccion de calidad de imanes permanentes es cada vez mas importante en el desarrollo y la produccion de muchos productos tecnologicos, tales como sensores de posicion, actuadores y motores electricos, altavoces y microfonos, dispositivos medicos, electronica del automovil, etc. La calidad del producto final recibe la influencia a menudo directamente y depende en gran medida de la calidad de los imanes permanentes en estos productos. Lo que es mas, teniendo en cuenta la volatilidad del precio de los materiales raros de tierra, que son criticos para hacer imanes permanentes, para que los desarrolladores de fuerza y los fabricantes utilicen estos materiales preciosos de una manera eficiente, reduciendo al minimo la cantidad de material de iman perdido, en otras palabras, para que obtengan el maximo rendimiento de la menor cantidad de material de iman, es necesario que cada iman se ajuste a unas exigencias de calidad estrictas. Tambien desde el punto de vista economico, el control de calidad de imanes permanentes esta creciendo en importancia.

Se conoce un sistema de medicion magnetica, tambien referido como camara de campo magnetico, que es una tecnologia avanzada de inspeccion magnetica para todo tipo de imanes permanentes, incluyendo los imanes de polos multiples y uniaxiales en diversas aplicaciones. La tecnologia de la camara de campo magnetico se basa en el mapeo de la distribucion del campo magnetico de un iman utilizando una pluralidad de sensores de campo magnetico.

En la solicitud de patente europea EP 1720026, se describe un ejemplo de una camara tal de campo magnetico, tambien llamada modulo de camara magnetica.

En la solicitud de patente europea EP 2508906, se describe una disposicion para la caracterizacion de sistemas magneticos en base a un conjunto inicializado de parametros de entrada del sistema magnetico, comprendiendo la disposicion:

- medios para medir la distribucion del campo magnetico, tipicamente realizado como un modulo de camara magnetica, y

- medios para determinar la distribucion de campo magnetico optima esperada del sistema magnetico.

Los dispositivos de camara magnetica existentes son capaces de medir la componente fuera de plano o componente z de un campo magnetico, con respecto al plano definido por la superficie de deteccion de la camara. la componente fuera de plano o componente z de un campo magnetico es por ello determinado solo a lo largo de una superficie predeterminada de dos dimensiones.

Existe la necesidad en la industria de determinar de forma rapida y eficiente la componente fuera de plano o componente z de tal campo magnetico en un volumen de tres dimensiones, es decir, por ejemplo, a diferentes alturas sobre la superficie principal de deteccion de una camara magnetica.

En HWANG J y otros, "The application of a differential-type Hall sensors array to the nondestructive testing of express train wheels", NDT & E INTERNATIONAL, BUTTERWORTH-HEINEMANN, OXFORD, GB, vol. 42, n2 1, 1 de enero de 2009 (), paginas 34-41, se da a conocer un nuevo sistema de analisis no destructivo capaz de detectar una grieta con alta velocidad y alta resolucion espacial para la inspeccion de pequenas grietas en ruedas de tren expreso, y se propone una camara de tipo de escaneado magnetica, que utiliza dos matrices de sensor de Hall linealmente integradas en una oblea, y un pequeno magnetizador de tipo horquilla.

En Ji Seong Hwang y otros, "Modeling of a scan type magnetic camera image using the improved dipole model", JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY, vol. 20, n2 10, 1 de octubre de 2006 (), paginas 1691-1701, se propone una camara magnetica del tipo de escaneado para mejorar la resolucion espacial limitada debida al tamano de un sensor magnetico empaquetado.

En el documento US 2012/209546 A1, se describe un metodo para caracterizar imanes, que se basa en la obtencion de propiedades cuantitativas del sistema magnetico mediante la combinacion de datos de mediciones del campo magnetico y de datos de simulacion o de modelado teoricos.

En el documento US 2007/046287 A1, se da a conocer una solucion para proporcionar imagenes de campo local con alta resolucion espacial, de tiempo y de campo mediante el uso de una estructura de sensores de efecto de Hall

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

que pueden ser leidos de forma individual.

En Benitez D.S. y otros: "A 1-0 Solid-State-Sensor-Based Array System for Magnetic Field Imaging of Steel Reinforcing Bars Embedded Within Reinforced Concrete” (o un sistema de estructura 1-0 basado en un sensor en estado solido para imagen de campo magnetico de barras de acero de refuerzo encajadas dentro de hormigon armado), IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, IEEE Service Center, Piscataway, Nueva Jersey, Estados Unidos, vol. 58, n° 9, 1 de septiembre de 2009 (2009-09-01), paginas 3335-3340, se describe una estructura lineal 1-D magneto-inductiva de sensor basada en estado solido para la deteccion y formacion de imagenes de barras de acero de refuerzo encajadas dentro de hormigon pretensado y reforzado.

En Cajal D. y otros: "A Study of the Various Phases of the Break in a Low-Voltage Circuitbreaker Thanks to the Magnetic Camera” (Un estudio de la diversas fases de la interrupcion en un interruptor automatico de bajo voltaje gracias a la camara magnetica", Journal of Physics 0: Applied Physics, Institute of Physics Publishing Ltd, GB, vol. 32, n° 10, 21 mayo de 1999 (1999-05-21), paginas 1130-1135, se analiza la induccion magnetica creada por el movimiento de arco desde el exterior de un sistema de interrupcion en numerosos puntos que hacen que sea posible determinar la posicion de la linea media de corriente que representa magneticamente el arco.

Sumario de la divulgacion

Es un objeto de la presente descripcion proporcionar un metodo y unos dispositivos asociados para determinar una distribucion de campo magnetico vectorial en un area predeterminada, por ejemplo a lo largo de la superficie principal de un iman, tal como se reivindica en la reivindicacion 1 y las reivindicaciones 14 respectivamente.

Un objeto adicional es proporcionar un programa informatico asociado.

En un primer aspecto de la presente invencion, se describe un metodo para determinar valores de una componente de campo magnetico vectorial, que comprende:

- determinar unos primeros datos de distribucion que comprenden valores de la componente de un campo magnetico, para una primera area predeterminada definida a lo largo de una superficie predeterminada;

- determinar unos segundos datos de distribucion que comprenden valores de la componente del campo magnetico para una segunda area predeterminada definida a lo largo de una segunda superficie predeterminada; en el que las superficies predeterminadas primera y segunda son paralelas; en el que la determinacion de segundos datos de distribucion comprende la manipulacion de los datos de distribucion en base a hacer uso de las propiedades fisicas intrinsecas del campo magnetico.

Las superficies primera y segunda predeterminadas pueden ser, por ejemplo, superficies planas, o pueden ser curvadas. Alternativamente, pueden, por ejemplo realizarse como superficies cilindricas o superficies esfericas.

Una camara de campo magnetico puede, por ejemplo, comprender una estructura o matriz de sensores de efecto Hall, o puede ser un sistema magneto-optico, o puede comprender una estructura de otros sensores de campo magnetico, tales como sensores magneto-resistivos, o puede comprender un unico sensor de campo magnetico que se escanea en el espacio.

Para los fines de la presente descripcion, una componente de campo magnetico comprende la magnitud de la proyeccion del vector de campo magnetico en un eje o en una superficie, o la magnitud del propio vector de campo magnetico.

En ciertas realizaciones preferidas, la componente de campo magnetico es la componente "z" de un campo magnetico, que es la componente de plano con respecto a un plano definido por un eje x y un eje y, formando los ejes x, y y z un conjunto ortogonal.

La primera superficie predeterminada y la primera area predeterminada a lo largo de esa superficie pueden corresponder a un area de deteccion de una camara de campo magnetico. La primera area predeterminada puede corresponder, por ejemplo, al area total de deteccion de una camara de campo magnetico, o a un area total escaneada por una o mas camaras de campo magnetico.

La segunda superficie predetermine puede ser una superficie paralela a cierta distancia de la primera superficie predeterminada, por ejemplo a cierta distancia por encima del area de deteccion de una camara de campo magnetico.

Es una ventaja del metodo anterior que, solo midiendo una primera componente de un campo magnetico vectorial, los valores de la primera componente se puedan determinar a lo largo de una segunda superficie paralela, sin la necesidad de medir el campo magnetico a diferentes distancias, por ejemplo a diferentes alturas verticales por encima de la fuente magnetica. Esto permite la determinacion de los valores de la primera componente en 3D. El

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

metodo tiene la ventaja de ser relativamente rapido. Lo que es mas, no se requiere una arquitectura de sistema que comprenda medios para la medicion a diferentes alturas/distancias de la superficie de un iman, lo que seria el caso en una solucion alternativa directa de abordar el problema. Una ventaja adicional es que se produce una perdida en la relacion senal-ruido, lo que ocurriria si midieramos a distancias mayores de la fuente de campo magnetico en una solucion directa de abordar al problema. De hecho, el campo magnetico tiene una fuerza que disminuye rapidamente con la distancia desde la fuente (como 1/r3), dando como resultado un fuerte aumento relativo del ruido al distanciarse de la fuente del campo magnetico. En aspectos de la presente invencion, los componentes de alta frecuencia se atenuan de forma automatica, dando como resultado un filtro de paso bajo, terminando en relativamente altas relaciones de senal-ruido.

Es adicionalmente ventajoso que se pueda evitar el usar directamente sensores de campo magnetico muy sensibles para medir el campo magnetico a una distancia relativamente grande, donde el campo es muy debil. De hecho, es posible el uso de sensores de campo magnetico menos sensibles a corta distancia, lo que aun asi permite la determinacion de este campo relativamente debil a distancias mas grandes.

Preferiblemente, el area predeterminada tiene una superficie que es menor de 1m2. Mas preferiblemente, dicha area predeterminada tiene una superficie que es menor de 100 cm2. Preferiblemente, los primeros datos de distribucion se determinan en una rejilla de dos dimensiones. Esta rejilla de dos dimensiones tiene preferiblemente una separacion entre sus puntos de menos de 2 mm (o 2°), tanto en la primera direccion como en la segunda. Mas preferiblemente, dicha separacion en las direcciones es inferior a 0,2 mm (o 0,2°), estando la unidad de "mm" o "°” determinada por la unidad del eje correspondiente en el sistema de coordenadas usado.

Las direcciones primera, segunda y tercera pueden constituir, por ejemplo, un sistema de eje ortogonal con coordenadas cartesianas (X, Y, Z). En tal sistema de referencia, un campo magnetico vectorial esta representado por un conjunto de componentes ortogonales (Bx, By, Bz).

La componente a determinar puede, por ejemplo, corresponder a la componente Z de un campo magnetico Bz, que es la componente de plano de un campo vectorial con respecto a un plano definido por los ejes X e Y del sistema de coordenadas. Los ejes X e Y del sistema de coordenadas definen un plano que puede corresponder a una superficie de medicion, por ejemplo una superficie superior de un sensor de campo magnetico de una camara de campo magnetico.

Alternativamente, las direcciones primera, segunda y tercera pueden constituir, por ejemplo, un sistema de eje ortogonal con coordenadas cilindricas (R, e, Z). En tal sistema de referencia, un campo magnetico vectorial esta representado por un conjunto de componentes ortogonales (Br, Be, Bz). La componente que se va a determinar puede, por ejemplo, corresponderse con la componente R de un campo magnetico Br, que es la componente radial de un campo vectorial con respecto a un eje del cilindro definido por el eje Z del sistema de coordenadas. Los ejes E y Z del sistema de coordenadas definen, para un cierto valor R, una superficie de cilindro que puede corresponder a la superficie de medicion de una estructura unidimensional de sensores de campo magnetico, que miden la componente radial del campo magnetico (es decir, la componente a lo largo de dicho eje R), y que se escanea mientras que el cilindro esta rotando.

Alternativamente, las direcciones primera, segunda y tercera pueden constituir, por ejemplo, un sistema de eje ortogonal con coordenadas esfericas (R, e, 9). En tal sistema de referencia, un campo magnetico vectorial esta representado por un conjunto de componentes ortogonales (Br, Be, B9). La componente que se va a determinar puede, por ejemplo, corresponderse con la componente R de un campo magnetico Br, que es la componente radial de un campo vectorial con respecto a un punto definido por el centro del sistema esferico de coordenadas. Los ejes e y 9 del sistema de coordenadas definen una superficie esferica que puede corresponder a la superficie de medicion de una estructura doblada unidimensional de sensores de campo magnetico, que miden la componente radial del campo magnetico (es decir, la componente a lo largo de dicho eje R). Los sensores pueden, por ello, estar dispuestos, por ejemplo, en un medio circulo que a continuacion se hace rotar alrededor de dicho punto central, describiendo por ello una superficie esferica, en la que resulta una rejilla de puntos de medicion.

De acuerdo con las realizaciones preferidas de la presente invencion, la determinacion de segundos datos de distribucion de la componente comprende realizar una transformacion de Fourier de los datos de la primera distribucion, lo que da como resultado unos datos transformados de Fourier, seguido de la realizacion de la manipulacion de datos en los resultantes datos transformados de Fourier, lo que da como resultado datos manipulados de trasformada de Fourier, seguido de una transformacion inversa de Fourier de los datos manipulados de transformacion de Fourier.

La transformacion de Fourier es conocida por el experto en la tecnica. La transformacion de Fourier es una transformacion matematica que se usa comunmente en el procesamiento de la imagen y se usa para descomponer una imagen (o una estructura bidimensional de puntos de datos) en sus componentes de seno y coseno. La salida de la transformacion representa la imagen en el dominio de frecuencia o de Fourier, mientras que la imagen de entrada es el equivalente en el dominio espacial. En la imagen de dominio de Fourier, cada punto representa una frecuencia particular contenida en la imagen del dominio espacial. La frecuencia esta aqui para ser entendida en

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

terminos de frecuencia espacial, tambien llamada "espacio-k”, termino que se usa comunmente para describir las frecuencias espaciales, tambien llamadas 'numeros de onda'. Sin embargo, las operaciones matematicas usadas en las transformadas de Fourier hacen abstraccion de las unidades y el sistema de coordenadas que se usan, y son igualmente usables para las senales de dominio de tiempo (que son por lo general de una sola dimension), asi como para las senales de dominio espaciales, ya sean de una dimension, de dos dimensiones o incluso de n dimensiones (donde ‘n’ es estrictamente un numero entero positivo).

Para el caso en el que ‘n'= 2, siendo el caso de dos dimensiones, el dominio espacial puede ademas ser especificado en cualquier sistema de coordenadas, tales como los sistemas de coordenadas cartesiano, el cilindrico o el esferico. En todos estos casos, los datos de distribucion se pueden formalizar en una matriz de dos dimensiones a las que se puede aplicar la transformacion de Fourier. La determinacion de las componentes segunda y tercera de campo magnetico se basa en relaciones fisicas implicitas entre las componentes primera, segunda y tercera de la distribucion del campo magnetico, explotadas por ejemplo mediante la manipulacion de datos en el dominio transformado de Fourier, y, a continuacion, realizando una transformacion inversa de Fourier.

En las realizaciones preferidas, la manipulacion de datos transformados de Fourier comprende multiplicar los datos transformados de Fourier con un factor que es al menos una funcion de las frecuencias espaciales correspondientes a las direcciones primera y segunda, siendo las direcciones primera y segunda ortogonales y definiendo la primera superficie predeterminada.

En realizaciones preferidas, la manipulacion de los datos transformados de Fourier comprende multiplicar los datos transformados de Fourier por un factor que esta en funcion de las frecuencias espaciales correspondientes a unas direcciones primera y segunda, siendo las direcciones primera y segunda ortogonales y definiendo la primera superficie predeterminada.

En realizaciones preferidas, el factor es una funcion de una magnitud de un vector de frecuencia espacial determinada por las direcciones primera y segunda.

En realizaciones preferidas, el factor comprende una funcion exponencial.

En realizaciones preferidas, el factor esta en funcion de la distancia a lo largo de una tercera direccion, siendo la tercera direccion ortogonal a las direcciones primera y segunda, entre la primera superficie predeterminada y la segunda superficie predeterminada.

En realizaciones preferidas, la funcion exponencial comprende la distancia a lo largo de la tercera direccion en su exponente.

En realizaciones preferidas, la funcion exponencial comprende la magnitud del vector de frecuencia espacial determinada por las direcciones primera y segunda en su exponente.

En la descripcion detallada pueden ser recuperados mas detalles sobre la manipulacion de los datos de distribucion.

De acuerdo con realizaciones preferidas, el campo magnetico vectorial es un campo que debe ser caracterizado por un dispositivo de camara magnetica. Por ejemplo, el campo magnetico vectorial puede ser el campo generado por un iman permanente, un conjunto de imanes permanentes, un electroiman, o cualquier otro objeto que actua como una fuente de campo magnetico, cuyas cualidades tienen que ser medidas. El dispositivo de camara magnetica puede ser, por ejemplo, un dispositivo de camara basado en una matriz de sensores de efecto Hall, o un dispositivo de camara magnetica del tipo magneto-optico, o puede ser en base a una matriz de otros sensores de campo magnetico, tales como sensores magneto-resistivos o bobinas de captacion. Estas realizaciones son especialmente beneficiosas cuando los datos de distribucion necesitan ser caracterizados en un sistema de coordenadas cartesianas.

De acuerdo con realizaciones preferidas, el campo magnetico vectorial es un campo que debe ser caracterizado por una estructura unidimensional de sensores de campo magnetico, tales como sensores de efecto Hall, sensores magneto-resistivos, o bobinas de captacion, que se escanea mecanicamente en una direccion con el fin de obtener una distribucion bidimensional del campo magnetico. Por ello, la direccion de escaneado podria ser en una direccion cartesiana (X, Y o Z) o en un eje de un sistema de coordenadas cilindrico (R, e o Z), por ejemplo, rotando relativamente la estructura de sensor y la fuente de campo magnetico que se va a medir, o puede estar en un sistema de coordenadas esfericas. Por ejemplo, el campo magnetico vectorial puede ser el campo generado por un iman permanente, un conjunto de imanes permanentes, un electroiman, o cualquier otro objeto que actua como una fuente de campo magnetico, cuyas cualidades tienen que ser medidas. Estas realizaciones son especialmente beneficiosas cuando los datos de distribucion necesitan ser caracterizados por un sistema de coordenadas cartesianas o cilindricas.

De acuerdo con realizaciones preferidas, el vector de campo magnetico es un campo que necesita ser caracterizada por un sensor de campo magnetico unico, tal como un sensor de efecto Hall, un sensor magneto-resistivo, o una

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

bobina de captacion, que se escanea mecanicamente en dos direcciones con el fin de obtener una distribucion bidimensional de campo magnetico. Por ello, la direccion de escaneado podria ser en una direccion cartesiana (X, Y o Z) o en un eje en un sistema de coordenadas cilindricas (R, e o Z), por ejemplo, rotando relativamente el sensor y la fuente de campo magnetico que se va a medir, o puede estar en un sistema de coordenadas esfericas. Por ejemplo, el campo magnetico vectorial puede ser el campo generado por un iman permanente, un conjunto de imanes permanentes, un electroiman, o cualquier otro objeto que actua como una fuente de campo magnetico, cuyas cualidades tienen que ser medidas. Estas realizaciones son especialmente beneficiosas cuando los datos de distribucion necesitan ser caracterizados en un sistema de coordenadas cartesianas cilindricas.

De acuerdo con realizaciones preferidas, el metodo comprende adicionalmente:

- generar datos adicionales de distribucion de la primera componente, comprendiendo los datos adicionales de distribucion unos valores esperados para la primera componente del campo magnetico en un area de extension, el area de extension adyacente al area predeterminada y a lo largo de la primera superficie; y

- determinar datos extrapolados de distribucion para un conjunto extendido de datos de distribucion, comprendiendo el conjunto extendido de datos de distribucion los datos de distribucion y los datos de distribucion adicionales.

La superficie predeterminada y el area predeterminada a lo largo de esa superficie pueden corresponder, por ejemplo, a un area sensible de un dispositivo de camara magnetica. El area predeterminada, por ejemplo, puede corresponder al area sensible total de un dispositivo de camara magnetica.

Es una ventaja adicional de este tipo de realizaciones el que los segundos datos de distribucion de la componente del campo magnetico vectorial se puedan determinar de forma mas precisa que si no se generaran datos de distribucion adicionales. De hecho, al generar los datos de distribucion adicionales y aplicar, por ejemplo, una transformacion de Fourier al conjunto extendido de datos de distribucion, realizar manipulaciones en base a las propiedades fisicas intrinsecas de un campo magnetico y realizar una transformacion de Fourier inversa, la determinacion de la componente del campo magnetico vectorial a lo largo de una segunda superficie paralela a la primera superficie corresponde mejor a los valores reales de ese componente.

De acuerdo con realizaciones preferidas, determinar datos de distribucion comprendiendo valores de una componente de un campo magnetico, para un area predeterminada definida en una superficie predeterminada, comprende medir valores de medicion de la componente por medio de una camara magnetica.

De acuerdo con realizaciones preferidas, la determinacion de datos de distribucion que comprende los valores de una componente de un campo magnetico, para un area predeterminada definida en una superficie predeterminada, comprende medir los valores de medicion de la componente por medio de una estructura unidimensional de sensores de campo magnetico, la posicion de los cuales se acciona mecanicamente con el fin de escanear el area predeterminada.

De acuerdo con realizaciones preferidas determinar datos de distribucion que comprende los valores de una componente de un campo magnetico, para un area predeterminada definida en una superficie predeterminada, comprende medir los valores de medicion de la componente por medio de un sensor de campo magnetico de la posicion de los cuales es mecanicamente impulsado con el fin de escanear dicha area predeterminada.

De acuerdo con realizaciones preferidas, determinar datos de distribucion que comprende valores de una componente de un campo magnetico, para un area predeterminada definida en una superficie predeterminada, comprende adicionalmente modelar los valores de medicion de la primera componente en base a un modelo predeterminado y/ o unos parametros predeterminados de entrada. Esto puede, por ejemplo ser realizado con los metodos y dispositivos descritos en el documento EP 2508906.

De acuerdo con realizaciones preferidas, los datos de distribucion de la componente comprende valores distintos de cero para la componente del campo magnetico correspondientes a un emplazamiento en un borde exterior del area predeterminada.

De acuerdo con realizaciones preferidas, el metodo comprende determinar los valores de la componente comprendidos en los datos de distribucion adicionales por simulacion de la componente en el area predeterminada y la extrapolacion de la simulacion en el area de extension.

De acuerdo con realizaciones preferidas, los valores de la componente comprendidos en los datos de distribucion adicionales se ponen a cero.

De acuerdo con realizaciones preferidas, los valores de la componente comprendidos en los datos de distribucion adicionales se establecen para que decrezcan monotonamente a cero en el area de extension cuando se pasa desde un limite exterior del area predeterminada, lejos del area predeterminada, hacia una borde exterior del area de extension.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

De acuerdo con realizaciones preferidas, el metodo comprende determinar los valores de la componente comprendidos en los datos de distribucion adicionales al:

- extrapolar o establecer valores de los primeros datos de distribucion de la componente que corresponden al limite exterior del area predeterminada en el area de extension;

- aplicar una funcion de ventana en los valores extrapolados para el area de extension, evolucionando dicha funcion de ventana del valor 1 al valor 0 sobre el area de extension cuando nos alejamos del area predeterminada.

De acuerdo con realizaciones preferidas, el metodo comprende determinar los valores de la componente comprendidos en los datos de distribucion adicionales al generar valores de la componente que disminuyen exponencialmente en el area de extension cuando nos alejamos del area predeterminada, comenzando por el limite exterior del area predeterminada, de manera que los valores de la primera componente se atenuan hacia cero, es decir, cercano a cero o cero, en el limite exterior del area de extension.

Opcionalmente, de manera adicional, se puede aplicar una funcion de ventana en los valores exponencialmente decrecientes para el area de extension, evolucionando la funcion de ventana del valor 1 al valor 0 sobre el area de extension cuando nos alejamos del area predeterminada.

De acuerdo con realizaciones preferidas, el metodo comprende determinar los valores de la componente comprendidos en los datos de distribucion adicionales al:

- generar una representacion polinomica o racional de nervadura (spline) de los valores de la componente del campo magnetico al menos en una parte, al menos en una parte exterior o periferica, o en la totalidad del area predeterminada;

- extrapolar la representacion polinomica o racional de nervadura para valores extrapolados de la componente del campo magnetico en el area de extension;

- opcionalmente, aplicar una funcion de ventana en los valores extrapolados para el area de extension, evolucionando la funcion de ventana del valor 1 al valor 0 sobre el area de extension cuando nos alejamos del area predeterminada.

La representacion de nervadura es conocida por el experto en la tecnica. La representacion de nervadura es una funcion polinomica suficientemente fina que se define por tramos, y posee un alto grado de finura en los lugares donde conectan las piezas polinomiales. Tambien se supone que los conceptos de una representacion polinomica y una representacion racional son conocidos por el experto en la tecnica.

De acuerdo con realizaciones preferidas, determinar segundos datos de distribucion de la componente comprendiendo realizar una transformacion de Fourier de los primeros datos de distribucion dando como resultado una transformacion de Fourier, seguido de la realizacion de la manipulacion de datos en los datos transformados de Fourier dando como resultado unos datos transformados de Fourier, seguido de una transformacion de Fourier inversa de los datos manipulados transformados de Fourier, se realiza sobre el area total del area predeterminada y, si esta presente, sobre el area de extension, de una manera por bloques o secciones, usando por ello los metodos de ‘suma por solapamiento’ o de ‘grabacion por solapamiento’.

En un segundo aspecto de la presente invencion, se da a conocer un dispositivo o aparato para determinar valores de una componente de campo magnetico de un campo magnetico vectorial, que comprende:

- unos medios o un aparato para determinar unos primeros datos de distribucion que comprenden los valores de la componente del campo magnetico, para una primera area predeterminada definida a lo largo de una superficie predeterminada;

- unos medios o un aparato para determinar unos segundos datos de distribucion que comprenden unos segundos valores de la componente del campo magnetico para una segunda area predeterminada definida a lo largo de una segunda superficie predeterminada, en donde las superficies predeterminadas primera y segunda son paralelas;

en donde los medios o el aparato para determinar los segundos datos de distribucion estan adaptados para manipular los datos de distribucion en base a hacer uso de las propiedades fisicas intrinsecas del campo magnetico.

De acuerdo con realizaciones preferidas de la presente invencion, los medios o el aparato para determinar unos segundos datos de distribucion de la componente estan adaptados para realizar una transformacion de Fourier de los primeros datos de distribucion resultantes de los datos transformados de Fourier, seguido de realizar una manipulacion de datos en los datos transformados de Fourier dando como resultado unos datos manipulados transformados de Fourier, seguido de una transformacion de Fourier inversa de los datos manipulados

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

transformados de Fourier.

De acuerdo a realizaciones preferidas, los medios para determinar la distribucion de una componente en el area predeterminada comprenden un dispositivo de camara magnetica que comprende un area de deteccion, correspondiendo el area de deteccion al area predeterminada.

De acuerdo a realizaciones preferidas, los medios para determinar una distribucion de un primer componente en el area predeterminada comprenden una estructura unidimensional de sensores de campo magnetico, cuya posicion es accionada mecanicamente con el fin de escanear la primera area predeterminada, y graba la primera componente de la distribucion en el area predeterminada.

De acuerdo a realizaciones preferidas, los medios para determinar una distribucion de una componente en el area predeterminada comprenden un unico sensor de campo magnetico cuya posicion se acciona mecanicamente con el fin de escanear el area predeterminada y graba la componente de la distribucion en el area predeterminada.

De acuerdo con realizaciones preferidas, el dispositivo comprende adicionalmente unos medios o un aparato para generar datos de distribucion adicionales de la componente, comprendiendo los datos de distribucion adicionales los valores esperados para la componente del campo magnetico en un area de extension, el area de extension adyacente a la area predeterminada; y unos medios para realizar una transformacion de Fourier sobre un conjunto extendido de datos de distribucion, comprendiendo el conjunto ampliado de datos de distribucion los datos de distribucion y los datos de distribucion adicionales.

De acuerdo con realizaciones preferidas, los medios o el aparato para generar datos de distribucion adicionales de la componente comprenden unos medios para la simulacion de la primera componente en el area predeterminada y la extrapolacion de la simulacion en el area de extension.

De acuerdo con realizaciones preferidas de la presente invencion, los medios o el aparato para determinar segundos datos de distribucion de la componente estan adaptados para realizar cualquiera de las realizaciones del primer aspecto.

De acuerdo con realizaciones preferidas de la presente invencion, los medios o el aparato para generar datos adicionales de distribucion de las componentes estan adaptados para realizar cualquiera de las realizaciones del primer aspecto.

De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invencion, se da a conocer un equipo logico informatico (software), un codigo de ordenador o un programa de ordenador que esta adaptado para realizar cualquiera de las realizaciones de la presente invencion del primer aspecto, cuando se ejecutan en un ordenador.

Las caracteristicas y ventajas descritas para uno de los aspectos anteriores de la presente invencion quedaran aqui tambien descritas implicitamente para los demas aspectos, mutatis mutandis, como el experto en la tecnica reconocera. Por ejemplo, el dispositivo puede comprender cualesquiera medios necesarios que esten adaptados para realizar cualquiera de las realizaciones descritas para el aspecto de metodo de la presente invencion.

De acuerdo con realizaciones preferidas, la totalidad o parte de lo anterior se aplica para la inspeccion de imanes permanentes o conjuntos de imanes en aplicaciones industriales o academicas, tales como para sistemas de sensor, interruptores y reles, motores electricos, actuadores, altavoces, microfonos, acoplamientos magneticos, imanes de retencion, sistemas de guiado de haz, onduladores de varios tipos, cojinetes magneticos permanentes, instrumentos de medicion, equipamientos de investigacion, nuevos materiales magneticos, o analisis no destructivos de materiales magneticos tales como el acero.

Los ejemplos de industrias en las que la presente invencion se pueden aplicar son: automocion, laboratorios, medicas, industriales y de electronica de consumo, de produccion iman, de investigacion.

Breve descripcion de los dibujos

La divulgacion se aclarara adicionalmente por medio de la siguiente descripcion y las figuras adjuntas.

Las figuras 1-8 ilustran realizaciones de la presente invencion. Las figuras 3 a 8 ilustran ejemplos de como se pueden generar datos de distribucion adicionales para la componente del vector de campo magnetico, de acuerdo con realizaciones de la presente invencion.

Descripcion detallada de realizaciones preferidas

La presente descripcion se describira con respecto a realizaciones particulares y con referencia a ciertos dibujos, pero la descripcion no se limita a ellos sino solamente por las reivindicaciones. Los dibujos descritos son solamente esquematicos y no son limitantes. En los dibujos, el tamano de algunos de los elementos puede ser exagerado y

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

estar no dibujado a escala para fines ilustrativos. Las dimensiones y las dimensiones relativas no corresponden necesariamente a las reducciones reales para la practica de la divulgacion.

Ademas, los terminos primero, segundo, tercero y similares en la descripcion y en las reivindicaciones se usan para distinguir entre elementos similares y no necesariamente para describir un orden secuencial o cronologico. Los terminos son intercambiables en circunstancias apropiadas y las realizaciones de la divulgacion pueden funcionar en otras secuencias que las descritas o ilustradas en este documento.

Lo que es mas, los terminos superior, inferior, sobre, debajo y similares en la descripcion y las reivindicaciones se usan con fines descriptivos y no necesariamente para describir posiciones relativas. Los terminos asi usados son intercambiables bajo circunstancias apropiadas y las realizaciones de la divulgacion descrita en este documento pueden funcionar en otras orientaciones que las descritas o ilustradas en este documento.

Ademas, las diversas realizaciones, aunque mencionadas como "preferidas" se han de interpretar como maneras ejemplares en que la divulgacion puede ser implantada mas que como limitantes del alcance de la descripcion.

Se describe un metodo para determinar los valores de una componente de campo magnetico de un campo magnetico vectorial, que comprende:

- determinar unos primeros datos de distribucion que comprenden valores de la componente de campo magnetico, para una primera area predeterminada definida a lo largo de una primera superficie predeterminada;

- determinar unos segundos datos de distribucion que comprenden unos segundos valores de la componente del campo magnetico para una segunda area predeterminada definida a lo largo de una segunda superficie predeterminada, en donde las superficies predeterminadas primera y segunda son paralelas;

en el que determinar unos segundos datos de distribucion comprende la manipulacion de los datos de distribucion en base a hacer uso de las propiedades fisicas intrinsecas del campo magnetico.

De acuerdo con realizaciones preferidas de la presente invencion, determinar unos segundos datos de distribucion de la componente comprende realizar una transformacion de Fourier de la primera distribucion de datos que da como resultado datos transformados de Fourier, seguido de realizar una manipulacion de datos sobre los datos transformados resultantes de Fourier, que da como resultado datos manipulados transformados de Fourier, seguido por una transformacion inversa de Fourier de los datos manipulados transformados de Fourier.

A continuacion, se presenta una derivacion para demostrar este aspecto.

Es conocido por el experto en la tecnica de la fisica que un campo magnetico vectorial B=(Bx,By,Bz) puede expresarse como

Eouaoion 1 B = (_BxrByrBz) = (- —,~~r - ~) =

donde ^ es el potencial magnetico, y V es el operador "del", tambien llamado operador "nabla", conocidos por el experto en la tecnica.

Un conjunto de propiedades fisicas intrinsecas de un campo de potencial armonico son las identidades de Green, que son conocidas por el experto en la tecnica de las matematicas. Considerese que U sea una region cerrada en el espacio tridimensional, y que dU sea la superficie limite de esta region. Considerese que ^ and y sean funciones continuas armonicas con derivadas parciales continuas de ordenes primero y segundo en la region U. De la segunda identidad de Green se deduce que

Ecuacion 2

imagen1

donde 9(|>/9n es la derivada direccional de § en la direccion de la normal B apuntando hacia afuera al elementos dS de superficie.

Si P es un punto dentro de la region cerrada U, entonces se deduce a partir del la tercera identidad de Green que

Ecuacion 3

donde r es la distancia entre las porciones dS de superficie y el punto P.

Es conocido por el experto en la tecnica de la fisica, que el potencial magnetico ^ de la ecuacion 1 es una funcion 5 armonica con derivadas parciales continuas de ordenes primero y segundo en una region U en el espacio tridimensional, donde no hay fuentes de campo magnetico presentes.

Considerese un sistema de coordenadas cartesianas XYZ, en el que se mide el campo magnetico en un plano XY en una cierta posicion zo a lo largo del eje Z. Se supone que todas las fuentes de campo magnetico se encuentran 10 en z<zo, lo que significa por debajo de la superficie de medicion. Supongamos que se quiere conocer el campo magnetico en un punto P de coordenadas (x, y, zo+Az), lo que significa a una distancia Az por encima de la superficie de medicion. Se define una region R en el espacio encerrado por un disco con un radio p que descansa en el plano de medicion y una media esfera con los mismos centro y radio que el disco, que se extiende desde la circunferencia del disco en la direccion Z positiva. Sera evidente para el experto en la tecnica que en esta region 15 cerrada la ecuacion 3 es valida, por lo que la funcion 4> se entiende que sea el potencial magnetico. La integral en la ecuacion 3 se puede por lo tanto expresar como la suma de una primera integral sobre el disco situado en el plano XY y una segunda integral sobre el hemisferio. Lo siguiente es considerar que el valor de p evoluciona hasta el infinito, en cuyo caso se muestra facilmente que la segunda integral, es decir, la una sobre el hemisferio, evoluciona hasta el valor cero, y que la superficie 9U de integracion se reduce hasta el plano completo XY (x', y', zo). En el limite 20 p ^ «>, la ecuacion se convierte de este modo:

Ecuacion 4

imagen2

imagen3

donde

r = JOc-xf)2 + (y-y,)2+(zQ + &^-z1)2

y

donde Az> 0.

25

La ecuacion 4 contiene un termino con , que se puede eliminar de la siguiente manera. Al sumar la

ecuacion 2 y la ecuacion 3, se obtiene:

Ecuacion 5

imagen4

30

Ahora se define el punto P' de la imagen de espejo del punto P con respecto al piano z = zo, que significa que P' tienen las coordenadas (x, y, zo-Az), y se define y = -1/r|, donde •) = ^(x-x')2 + (y-y')2 + (z0 - Az - z')2 _ Q0n esta

'P + - = c

definicion se satisfacen las condiciones siguientes: en primer lugar, • sobre la superficie XY donde z = zo; en

W + -

segundo lugar, r se desvanece en el hemisferio en el limite p —> y, en tercer lugar, y es armonica. En el

limite p ^ «>, la ecuacion 5, se convierte entonces en:

35

Ecuacion 6

imagen5

Cuando se calcula la derivada en esta ecuacion y z’ evoluciona hasta plano XY, se obtiene:

Ecuacion 7

jljf , A \ ^ f+0D r+oc---------------------->y ----------------------------------dx’d.v1

z0 + Az) = - — J_„ 1_„ ,

donde Az>0. La ecuacion 7 se puede usar para calcular el potencial ^ en un punto (x, y, z0+Az) en base a 40 mediciones en un plano (x ', y', z0).

Con el fin de ser usable en la practica, la ecuacion 7 se puede considerar en el dominio de Fourier. Se observa que la ecuacion 7 tiene la forma de una convolucion de dos dimensiones:

5

10

15

20

Ecuacion 8 donde

Ecuacion 9

<P(x,yfZQ + Ajzt) = /*" f*™<P(x'ty- x',y - y" ,Az)dx'dy\

u(*,y,Az) -

Sir (x1 ty2*^2)3/2'

La convolucion en el dominio espacial corresponde a una multiplicacion en el dominio de Fourier. Por lo tanto, la ecuacion 8 se puede escribir como

Ecuacion 10

+■ = ■*(.feyfey *#}«(fcyfev,

donde &(kaikVfz + te)es la transformacion de Fourier de dos dimensiones del potencial magnetico en el piano XY

en z = zo + Az. La notacion F denota la transformada de Fourier de la funcion F. La ecuacion 9 tambien se puede escribir como

Ecuacion 11

y, Az} = - 7"

2» 9£a r

donde r = -Jx2+y2 +A22. ge puede mostrar que la transformada de Fourier de la funcion de 1/r esta dada por:

-IftjAr

Ecuacion 12

<? - *"T»P

La transformada de Fourier u (kx, ky, Az) de la funcion u (x, y Az) se calcula como sigue:

Ecuacion 13

imagen6

donde

Ik] = +

La ecuacion 10 se derivo del potencial magnetico ty. Ahora se muestra que tambien es valido para cada componente de campo magnetico Bx, By y Bz por separado. De la ecuacion 1, la ecuacion 10 y la ecuacion 13 se deduce que

Ecuacion 14

imagen7

5

10

15

20

25

30

y

Ecuacion 15

AZj) — , + Az)

3s

= — + Az)

= -\k\$(kx,ky,z0)Q(kx, ky> Az)

= ~~dz Uys z°^k*' k-v> Azs = ^(kxlJcyfz0)a(kxt kyJ Az)

= W~flr Ir 7 ° j v',;e? Ie

En la ecuacion 14 y la ecuacion 15 se usaron las propiedades siguientes, que son conocidos por el experto en la tecnica:

Ecuacion 16

<T-+

— = (i* )"*

iLE71

dn& dy“

dnfp

dzK

(iky) 4> \k\

La ecuacion 14 y la ecuacion 15 muestran que el resultado de la ecuacion 10 se puede aplicar a cada componente del campo vectorial derivado de como se resume aqui:

Ecuacion 17

imagen8

Se deduce de la ecuacion 17 que el campo magnetico en el plano XY en z = Z0 + Az se puede obtener del potencial magnetico en el plano XY en z = Z0 en primer lugar realizando una transformada de Fourier, despues multiplicando por e-|k|Az y, a continuacion, realizando una transformada de Fourier inversa.

Aunque en la derivacion de la Ecuacion 17 se asume que Az>0, lo que significa que el campo se calcula a distancias mas alejadas de la fuente del campo magnetico, tambien se puede aplicar con Az<0, eso significa calcular el campo magnetico en distancias mas cercanas a la fuente del campo magnetico. Una condicion es que la posicion en la que se calcula el campo esta todavia en una region libre de fuentes de campo magnetico. En la practica esto significa que es posible medir el campo magnetico a una cierta distancia de un iman, y que el campo se puede calcular en las posiciones mas cerca del iman, incluso hasta la superficie del iman. Dado que los sensores de campo magnetico y dispositivos de camara de campo magnetico existentes a menudo tienen una distancia minima medida desde el iman, es una ventaja de la presente invencion el ser capaz de calcular el campo a distancias mas cercanas al iman.

A pesar de que la ecuacion 17 se derivo para el caso de un sistema de coordenadas cartesianas, el mismo principio se puede aplicar en otros sistemas de coordenadas, tales como el sistema de coordenadas cilindricas. En primer lugar, se considera el caso en el que cualquiera de las componentes del campo magnetico esta grabado en un disco plano o superficie de anillo en un sistema de coordenadas cilindricas (R, 0, Z). Puesto que el area predeterminada esta en una superficie plana, puede ser proyectada sobre un plano en el sistema de coordenadas cartesianas. De esta manera, se observa que la rejilla de datos en el sistema de coordenadas cilindricas puede no transformarse en una rejilla regular en el sistema de coordenadas cartesianas. Sin embargo, la rejilla transformada puede hacerse regular de nuevo por metodos de interpolacion que son bien conocidos para el experto en la tecnica. Para los datos

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

obtenidos, se puede aplicar la ecuacion 17, con el fin de obtener el campo magnetico en otra distancia en la direccion Z. Las coordenadas de los datos obtenidos se transforman de nuevo al sistema de coordenadas cilindricas. De este modo, de acuerdo con realizaciones preferidas, se realiza otro paso de interpolacion con el fin de obtener los valores de los datos en los puntos de la rejilla original en el sistema de coordenadas cilindricas.

Con el fin de obtener condiciones de limite adecuadas en la periferia exterior de la superficie transformada del disco en coordenadas cartesianas; se prefiere aplicar metodos de extrapolacion de acuerdo con los metodos descritos en la presente descripcion.

El experto en la tecnica reconocera que el metodo anterior se aplica igualmente a una superficie de anillo, en donde solo se considera el area entre un radio interior y un radio exterior. De este modo, la superficie interior del disco, en la que no hay puntos de datos presentes, puede ser extrapolada de acuerdo con los metodos descritos en la presente invencion.

El principio de la ecuacion 17 se puede usar tambien para los datos en una superficie curvada de cilindro, con el fin de calcular los campos magneticos en distancias radiales diferentes de esta superficie. Esto ya es evidente a partir de la ecuacion 3, que dice que el campo magnetico en una region cerrada se puede deducir del campo en el limite de esa region. Para el caso en el que el area predeterminada es una superficie curvada cilindrica con un radio R0, considerese la region limitada por dos cilindros, uno con radio R0 y otro con radio R1, siendo R0 < R1, y ambos extendiendose desde -Z0 a +Z0 en la direccion Z. En analogia a la derivacion dada para el sistema de coordenadas cartesianas, es evidente que el integrando de la ecuacion se desvanece en el cilindro exterior y en las superficies planas de anillo en el limite en el que R1, Z0 ^ «>, lo que significa que el campo en cualquier punto en la region R > R0 se puede derivar a partir del campo R0 usando una expresion similar a la ecuacion 17, expresada en coordenadas cilindricas.

Ademas, sera evidente para el experto en la tecnica que este metodo es igualmente aplicable para determinar el campo a un radio R < R0, asumiendo que no hay fuentes de campo magnetico presentes en la region entre R y R0.

Cuando la distribucion de la componente de campo magnetico medida en los limites del area predeterminada no se acerca a cero, porque, por ejemplo, el objeto magnetico es mayor que el area de medicion de la camara de campo magnetico, puede ser necesario extender el area predeterminada de medicion, con el fin de asegurarse de que la distribucion medida se aproxima suficientemente a cero en sus limites, de modo que los metodos de la presente invencion se puedan aplicar. Para tal caso, puede ser necesario medir un area mayor mediante la intensificacion del area de medicion en las direcciones primera y/ o segunda, y en cada nuevo emplazamiento medir la distribucion en una nueva area predeterminada que es adyacente al area predeterminada anterior, tras de lo cual todas las distribuciones determinadas son 'cosidas' juntas para dar como resultado una gran area predeterminada, en cuyos bordes el campo magnetico ha evolucionado lo suficiente hacia cero como para aplicar los metodos de extrapolacion descritos en la presente descripcion, con el objeto de determinar los segundos datos de distribucion que comprenden los segundos valores de la componente del campo magnetico para una segunda area predeterminada, definida a lo largo de una segunda superficie predeterminada, en donde las superficies predeterminadas primera y segunda son paralelas. Metodos y dispositivos para lograr esto estan, por ejemplo, descritos en la solicitud de patente europea EP12188521.4 registrada el 15 de octubre de 2012 por el solicitante de la presente solicitud. Tal dispositivo puede ser descrito como un dispositivo para determinar la distribucion de campo magnetico de un iman a lo largo de la superficie principal del iman, comprendiendo el dispositivo:

a. una disposicion de al menos dos modulos independientes de camara de campo magnetico estando dispuestos en una posicion relativa fija uno con respecto al otro, estando cada modulo de la camara de campo magnetico adaptado para medir la distribucion del campo magnetico, a la que se expone por medio de una superficie respectiva de deteccion;

b. unos medios para proporcionar un movimiento predeterminado relativo entre la superficie principal y la disposicion, para escanear por ello la distribucion del campo magnetico del iman a lo largo de la superficie principal.

El metodo asociado es un metodo para determinar la distribucion de campo magnetico de un iman a lo largo de la superficie principal del iman, comprendiendo el dispositivo:

- proporcionar el iman;

- proporcionar una disposicion de al menos dos modulos independientes de camara de campo magnetico estando dispuestos en una posicion relativa fija uno con respecto al otro, estando cada modulo de la camara de campo magnetico adaptado para medir la distribucion del campo magnetico, a la que se expone por medio de una superficie respectiva de deteccion;

- proporcionar un movimiento predeterminado relativo entre la superficie principal y la disposicion, para escanear por ello la distribucion del campo magnetico del iman a lo largo de la superficie principal.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Con el fin de determinar la segunda distribucion de datos que comprende los segundos valores de la componente del campo magnetico para esta distribucion cosida, los metodos descritos en la presente invencion se pueden aplicar al area predeterminada resultante (cosida).

Otro metodo, sin embargo, es el de aplicar los metodos denominados ‘suma por solapamiento’ y ‘grabacion por solapamiento’, que son conocidos para el experto en la tecnica de procesamiento de senales, por lo que la transformada de Fourier, la manipulacion de datos basada en propiedades fisicas intrinseca de un campo magnetico vectorial, y la transformada inversa se realizan en sub areas de las respectivas areas predeterminadas o en una combinacion del area predeterminada y el area de extension.

Los metodos de ‘suma por solapamiento’ y ‘grabacion por solapamiento’ tambien se pueden aplicar en los otros casos descritos en la presente descripcion de la siguiente manera: En lugar de determinar primero los datos de distribucion adicionales en el area ampliada, y despues de eso aplicar la manipulacion de datos en base a las propiedades fisicas intrinsecas del campo magnetico vectorial (que comprende, por ejemplo, la aplicacion de una transformada de Fourier, la manipulacion de los datos transformados de Fourier y la realizacion de una transformada inversa de Fourier ) con el fin de obtener los segundos datos de distribucion de la componente, la transformada de Fourier, las manipulaciones de datos y la transformada inversa de Fourier se aplican por separado al area predeterminada y a (las sub regiones de) el area extendida por bloques. Por ello, cada uno de los bloques puede ser rellenado de ceros en cierta medida con el fin de crear regiones de solapamiento entre los bloques re transformados. Los bloques re transformados resultantes se combinan despues en la matriz mayor final, con lo cual se suman juntas las regiones de solapamiento. Adicionalmente, el area predeterminada puede en si misma ser tratada tambien por bloques, por ejemplo, en el caso de un iman grande en el que el area predeterminada es relativamente grande y es medida por bloques. Este metodo corresponde al metodo de suma por solapamiento. El experto en la tecnica reconocera facilmente la posibilidad analoga de aplicar el metodo de grabacion por solapamiento a los mismos datos.

Alternativamente, las areas predeterminadas y extendidas pueden ser tratadas por bloques o por secciones, en donde las manipulaciones se realizan en cada bloque/seccion por separado, y los resultados de ellas se suman o se guardan juntos de acuerdo con los metodos de suma por solapamiento y grabacion por solapamiento, respectivamente.

Como una mejora adicional del metodo anterior, los metodos de suma por solapamiento y grabacion por solapamiento tambien se pueden usar en un area de extension infinita, en donde la extrapolacion se expresa como una funcion analitica, en la que la transformada de Fourier y otras operaciones pueden ser analiticamente determinadas en el intervalo que va desde el infinito hasta el borde del area predeterminada.

Los datos de distribucion de la componente del campo magnetico vectorial en el area de extension se pueden determinar de muchas maneras, algunas de las cuales se explican a continuacion.

Las figuras 3-8 ilustran ejemplos de como se pueden generar datos de distribucion adicionales para la componente del campo magnetico vectorial, de acuerdo con realizaciones de la presente descripcion. Los patrones representados ilustran la evolucion de los valores de la componente, la componente z del campo magnetico, a lo largo de una seccion transversal S como se representa en la figura 1. La seccion transversal puede comprender una porcion exterior del area predeterminada solamente, pero se puede extender hasta el centro del area predeterminada.

De acuerdo con una primera realizacion, ilustrada en la figura 3, la componente del campo magnetico vectorial se ajusta al valor cero (0) en el area completa de extension. Cuando los valores medidos de la componente del campo magnetico vectorial en el limite exterior del area predeterminada difieren de cero, el metodo puede sin embargo introducir una discontinuidad en los valores en el limite exterior del area predeterminada, que todavia puede introducir errores en un calculo posterior de los segundos datos de distribucion de la componente del vector de campo magnetico.

De acuerdo con una realizacion alternativa, ilustrada en la figura 8, de la presente descripcion, los datos adicionales de distribucion que comprenden la componente del campo magnetico vectorial se simulan o modelan para el area predeterminada y los resultados de la simulacion o el modelo se extrapolan o extrapola en el area de extension.

De acuerdo con realizaciones preferidas, ilustradas en la figura 2, la componente del campo magnetico en posiciones situadas en el area de extension se puede establecer en el mismo valor que el punto mas cercano en el area predeterminada. Para un area predeterminada rectangular, esto significaria que los valores de limite del area predeterminada y, de este modo, el area medida se establecen como un valor fijado, constante, en toda el area de extension a lo largo de una direccion que es ortogonal en el limite exterior del area predeterminada (porciones 20). En las areas de esquina que despues restantes (21), el valor de la esquina correspondiente del area predeterminada se establece como un valor constante. Subsiguientemente, se aplica una funcion de ventana sobre el area predeterminada y el area de extension, que tiene un valor "1" en el area predeterminada o medida y que evoluciona continuamente hasta (cerca de) un valor cero en el limite exterior del area predeterminada. Por ejemplo, la funcion

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

de ventana puede ser una ventana de Tukey (ilustrada en la figura 5) o una ventana de Planck-Taper. Alternativamente, se puede usar las denominadas " funcion de salto“ (“bump-function”) y "funcion de comprobacion" (test-function), que tienen la propiedad de que evolucionan a partir de un valor 1 a un valor cero dentro de un area limitada, por lo que pueden ser infinitamente diferenciadas, y por lo cual, de este modo, no introducen discontinuidades en la funcion o en cualquiera de sus derivadas primera o de orden superior, lo que las hace adecuadas para ser usadas como una funcion de ventana en este contexto.

De acuerdo con una realizacion adicional, ilustrada en la figura 4, los valores de la componente del campo magnetico vectorial en el limite exterior del area predeterminada se fijan para que evolucionen exponencialmente hacia un valor cero en el area de extension. Preferiblemente, el factor exponencial esta predeterminado, de tal modo que su valor suficientemente pequeno o su valor cero se consiga en el limite exterior del area de extension. En la practica, es suficiente que la distribucion del campo magnetico en el limite exterior del area de extension tenga un valor que este por debajo del ruido de medicion. Este metodo garantiza la continuidad de los valores en el borde exterior del area predeterminada, pero no garantiza la continuidad de la primera de sus derivadas.

En una realizacion preferida adicional, la componente del campo magnetico vectorial en el (area limite del) area predeterminada esta representada por una representacion polinomica. El orden de la funcion polinomica extrapolado se puede reducir, por ejemplo, al orden dos (“polinomio cuadratico"), o al orden uno (“polinomio lineal"), a fin de no obtener valores de extrapolacion inestables. Este metodo garantiza que la continuidad de los valores de medicion y de las derivadas se determine en la misma medida que el orden de la funcion polinomica usada. En la practica, se prefiere adicionalmente aplicar adicionalmente una funcion de ventana en estos valores extrapolados, de tal manera que se pueda garantizar que la distribucion de la componente del vector de campo magnetico alcance un valor que es suficientemente pequeno o cero en el limite exterior del area de extension.

En una realizacion preferida adicional, la componente del campo magnetico vectorial en el (area limite del) area predeterminada esta representada por una representacion de funcion racional. El orden de la funcion racional extrapolado se puede elegir, por ejemplo, para orden -1 (“1/x"), orden -2 (“1/x2") u orden -3 (“1/x3"). El ultimo caso es particularmente util ya que corresponde a la tasa de disminucion del campo magnetico de un dipolo magnetico, que es una aproximacion de un iman a grandes distancias de la fuente de campo magnetico, por ejemplo, un iman. Este metodo garantiza que el campo magnetico se aproxime a cero cuando se mueve adicionalmente en el area de extension. En la practica, se prefiere adicionalmente aplicar adicionalmente una funcion de ventana en estos valores extrapolados, de tal manera que se pueda garantizar que la distribucion de la componente del vector de campo magnetico alcance un valor que es suficientemente pequeno o cero en el limite exterior del area de extension.

En una realizacion preferida adicional, la componente del campo magnetico vectorial en el (area limite del) area predeterminada esta representada por una representacion por una representacion “de nervadura” ("spline"), que se ilustra en la figura 6. El orden de la funcion de nervadura extrapolada puede ser reducido, por ejemplo, a un orden dos ("de nervadura cuadratica"), o uno ("de nervadura lineal"), a fin de no obtener valores de extrapolacion inestables. Este metodo garantiza que la continuidad de los valores de medicion y de las derivadas se determine en la misma medida que el orden de la funcion de nervadura usada. En la practica, se prefiere ademas aplicar ademas una funcion de ventana en estos valores extrapolados, de tal manera que se pueda garantizar que la distribucion de la componente del vector del campo magnetico alcance un valor que es suficientemente pequeno o cero en el limite exterior del area de extension. Esto se ilustra en la figura 7.

De acuerdo con una realizacion adicional mas de la presente descripcion, los valores de la componente del campo magnetico en el limite del area predeterminada se pueden extrapolar en base a una distribucion de campo magnetico simulada para el objeto magnetico del que se midio la distribucion del campo magnetico. Se pueden usar algoritmos de simulacion para calcular la distribucion del campo magnetico sobre la base, por ejemplo, de una o mas propiedades del objeto magnetico tal como, por ejemplo, la forma, el material, el vector de magnetizacion, la posicion, y asi sucesivamente. Tambien aqui, se puede hacer uso de cualquiera de los metodos descritos por ejemplo en EP2508906.

De acuerdo con otra realizacion de la presente descripcion, la determinacion de los segundos datos de distribucion de la componente de la distribucion del campo magnetico de un area predeterminada de 'cosido' se realiza de la siguiente manera, usando el metodo de ‘suma por solapamiento’ o el de ‘grabacion por solapamiento’. Por ello, la transformada de Fourier, las operaciones de manipulacion y la transformada inversa de Fourier se realizan en cada area predeterminada individual, que puede o no estar rellena de ceros, sin aplicar los metodos de extrapolacion descritos en la descripcion actual. Al combinar las distribuciones determinadas segundas de datos de la componente en la distribucion mayor, se pueden aplicar los metodos de suma por solapamiento o de grabacion por solapamiento.

De acuerdo con otra realizacion de la presente descripcion, los metodos de de suma por solapamiento o de grabacion por solapamiento se usan en un area de extension finita o infinita.

Claims (15)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   REIVINDICACIONES

   1. Un metodo para determinar los valores de la componente de campo magnetico de un campo magnetico vectorial, que comprende:

   - determinar unos primeros datos de distribucion que comprenden valores de dicha componente de campo magnetico, para una primera area predeterminada definida a lo largo de una primera superficie predeterminada,

   - determinar unos segundos datos de distribucion de comprenden unos segundos valores de dicha componente de dicho campo magnetico para una segunda area predeterminada definida a lo largo de una segunda superficie predeterminada, en el que dicha primera y dicha segunda superficies predeterminadas son paralelas;

   caracterizado porque determinar los segundos datos de distribucion comprende la manipulacion de dichos primeros datos de distribucion, en base a hacer uso de las propiedades fisicas intrinsecas de dicho campo magnetico, y en el que determinar los segundos datos de distribucion de dicha componente comprende realizar una transformacion de Fourier de dichos primeros datos de distribucion, dando como resultado datos transformados de Fourier, seguido de realizar la manipulacion de datos sobre dichos datos transformados de Fourier, dando como resultado en datos transformados manipulados de Fourier, seguido por una transformacion inversa de Fourier de dichos datos transformados manipulados de Fourier.
2. 2. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicha componente de campo magnetico comprende la magnitud de la proyeccion de dicho vector de campo magnetico sobre un eje o una superficie, o la magnitud del vector de campo magnetico.
3. 3. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la manipulacion de dichos datos transformados de Fourier comprende multiplicar dichos datos transformados de Fourier por un factor que esta en funcion de las frecuencias espaciales correspondientes a unas direcciones primera y segunda, siendo dichas direcciones primera y segunda ortogonales y definiendo dicha primera superficie predeterminada.
4. 4. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que dicho factor esta en funcion de la magnitud de un vector de frecuencia espacial determinado por dichas direcciones primera y segunda.
5. 5. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 3 o 4, en el que dicho factor comprende una funcion exponencial.
6. 6. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, por el que dicho factor esta en funcion de la distancia a lo largo de una tercera direccion, siendo dicha tercera direccion ortogonal sobre dichas direcciones primera y segunda, entre dicha primera superficie predeterminada y dicha segunda superficie predeterminada .
7. 7. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 5 y la 6, en el que dicha funcion exponencial comprende dicha distancia lo largo de dicha tercera direccion en su exponente.
8. 8. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que dicha funcion exponencial comprende una magnitud del vector de frecuencia espacial determinado por dichas direcciones primera y segunda en su exponente.
9. 9. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que determinar los datos de distribucion comprendiendo los valores de dicha componente de un campo magnetico, para una primera area predeterminada definida a lo largo de una superficie predeterminada, comprende medir valores de medicion de dicha componente por medio de una camara de campo magnetico.
10. 10. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 9, en el que determinar datos de distribucion comprendiendo los valores de la componente de un campo magnetico, para una primera area predeterminada definida a lo largo de dicha primera superficie predeterminada, comprende adicionalmente modelar dichos valores de medicion de dicha componente en base a un modelo predeterminado y/o a parametros de entrada predeterminados.
11. 11. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos datos de distribucion de dicha componente comprende valores distintos de cero para dicha componente de dicho campo magnetico correspondiente a un emplazamiento en un borde exterior de dicha primera area predeterminada.
12. 12. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente:

    - generar datos adicionales de distribucion de dicha componente, comprendiendo dichos datos de distribucion adicionales valores esperados para dicha componente de dicho campo magnetico en un area de extension, dicha area de extension adyacente a dicha area predeterminada y a lo largo de dicha primera superficie; y

    - determinar segundos datos de distribucion para un conjunto extendido de datos de distribucion, comprendiendo

    dicho conjunto extendido de datos de distribucion dichos primeros datos de distribucion y dichos datos de distribucion adicionales.
13. 13. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 12, en el que dichos valores de dicha componente comprendidos en 5 dichos datos adicionales de distribucion se establecen para ser monotonamente decrecientes a cero en dicha area

    de extension cuando nos alejamos de un limite exterior de dicha area predeterminada, lejos de dicha area predeterminada, hacia un borde exterior de dicha area de extension.
14. 14. Un dispositivo para determinar valores de una componente de campo magnetico de un campo magnetico 10 vectorial, que comprende:

    - un medio para determinar unos primeros datos de distribucion comprendiendo valores de dicha componente de campo magnetico, para una primera area predeterminada definida a lo largo de una superficie predeterminada,

    15 - un medio para determinar unos segundos datos de distribucion comprendiendo unos segundos valores de dicha

    componente de dicho campo magnetico para una segunda area predeterminada definida a lo largo de una segunda superficie predeterminada, en el que dichas superficies predeterminadas primera y segunda son paralelas;

    en el que dichos medios para determinar unos segundos datos de distribucion estan adaptados para manipular 20 dichos primeros datos de distribucion en base a hacer uso de las propiedades fisicas intrinsecas de dicho campo magnetico, y estan adaptados para realizar una transformacion de Fourier de dichos primeros datos de distribucion, dando como resultado unos datos transformados de Fourier, seguido de realizar una manipulacion de datos en dichos datos transformados de Fourier, dando como resultado unos datos manipulados transformados de Fourier, seguido por una transformacion inversa de Fourier de dichos datos manipulados transformados de Fourier.

    25
15. 15. Un programa de ordenador adaptado para realizar el metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 cuando se ejecuta en un ordenador.