一种精确测定取向硅钢片饱和磁化强度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于超导磁体研发与设计领域，特别涉及一种精确测定取向硅钢片饱和磁 化强度的方法。
【背景技术】
[0002] 核磁共振成像(MRI)系统中，超导磁体产生的主磁场的均匀度是影响成像质量的 一个重要指标。目前提高主磁场均匀度的一种可行办法就是采用取向硅钢片进行匀场。在 匀场之前，需要对硅钢片的饱和磁化强度进行测定。匀场的效果与取向硅钢片的饱和磁化 强度的测量精度有关。如果找专业的测量机构进行测量，不但需要花费很多的钱，而且费时 费力。现有工业生产中，缺乏利用超导磁体测量取向硅钢片的饱和磁化强度的精确算法。
【发明内容】
[0003] 为解决现有技术中存在的以上问题，本发明提供一种利用超导磁体精确测量取向 硅钢片的饱和磁化强度的方法，以解决现有技术中缺少利用超导磁体精确、快速测量硅钢 片饱和磁化强度的问题。
[0004] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0005] 具体步骤如下：
[0006] 步骤一:将硅钢片切割成尺寸相同的矩形，硅钢片的乳制方向与矩形的其中一条 边平行；
[0007] 步骤二：以超导磁体的磁场中心为原点定义三维笛卡尔坐标系和球坐标系；
[0008] 步骤三：确定超导磁体内的N个采样点，每个采样点相对于采样点中心的距离为 (Xi，yi，Zi)，i = l，2，· · ·Ν;
[0009] 步骤四：取Ns个硅钢片叠放在超导磁体内的匀场盒子内，每个硅钢片的乳制方向 保持相同，并与磁体的中心轴线平行;硅钢片的中心坐标为( Xs，ys，Zs)，对应的球坐标为(R， α,Φ);
[0010] 步骤五:先测量每个采样点处的轴向磁场再去掉硅钢片重新测量每个采样点 处的磁场二者之差为硅钢片在每个采样点产生的测量磁场
[0011] 步骤六:定义采样点中心距离超导磁体的磁场中心的偏差为(x〇，yQ，Z0)，娃钢片在 每个采样点处产生的磁场为%与(14〇, 7()，2())四个变量有关的函数;求 解如下的最小最大值：
[0013] 得到硅钢片的饱和磁化强度Μ以及采样点中心与磁场中心的偏移值(X0，yQ，Z0)。
[0014] 其中，步骤六中的磁场杧，采用如下的理论公式计算：
[0015]
[0016] 其中，Μ为饱和磁化强度，μ〇为真空磁导率，dV表示硅钢片上的体积微元；（ri，0i， Φ i)表示场点的球坐标，其对应的笛卡尔坐标为(xi-xo，yi-yo，zi-z〇)。
[0017] 其中，步骤五中，具体测量每个采样点处磁场的方法如下:磁场测量设备上的测量 探头分布在长短轴分别为a、b的椭圆或圆弧面上，且符合高斯分布，测量设备绕轴线等角度 间隔旋转一周，即得到所有采样点处的磁场。
[0018] 其中，步骤六中的求解最小最大值问题通过模拟退火算法或遗传算法求解。
[0019] 其中，步骤四中放置硅钢片的匀场盒为最靠近主磁体磁场中心的盒子。
[0020] 与现有技术相比，通过本发明给出的方法，能够精确测定取向硅钢片的饱和磁化 强度，并附带确定测量工装的位置偏移。对于超导磁体生产厂家或MRI系统厂家来说，采用 本发明中的方法与让专业测量机构进行测量相比更方便快捷，且更节省成本。
【附图说明】
[0021] 图1为实施例中超导MRI系统结构示意图；
[0022] 图2为实施例中超导磁体在匀场轨道上的轴向磁场分布；
[0023] 图3为实施例中取向硅钢片的切割方式；
[0024]图4为实施例中硅钢片在450mm DSV的球面上产生的磁场的等值线分布。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐明本发明。
[0026] 如图1-4所示，在超导MRI系统中，匀场轨道的位置一般放置在梯度线圈内，或超导 磁体的室温孔径表面。绝大部分情况是放置在梯度线圈内，并且介于梯度主线圈与梯度屏 蔽线圈之间的圆柱面上。图1是典型的无源匀场轨道在MRI系统内的径向分布示意图。在该 图中，所有匀场条等角度均匀分布。在轴向，每个匀场条上包含若干盒子，沿着轴向等间隔 分布。1.5T的超导磁体在勾场轨道上产生的轴向磁场沿Z轴的分布如图2所不。因为磁场值 大于1T，因此硅钢片放置在匀场轨道上的任意一盒子内都接近饱和磁化。
[0027] 对超导MRI系统中的主磁场进行匀场，首先要确定硅钢片的磁化强度。本实施例给 出采用超导磁体以及磁场测量设备精确测定取向硅钢片的饱和磁化强度的方法。该方法的 基本步骤包括：
[0028] 步骤一:将硅钢片切割成尺寸相同的矩形，并且硅钢片的乳制方向与矩形的其中 一条边平行，如图3所示；
[0029]步骤二：以超导磁体的磁场中心为原点定义三维笛卡尔坐标系以及对应的球坐标 系；
[0030] 步骤三：确定超导磁体内的N个采样点，每个采样点相对于采样点中心的距离为 (Xi，yi，Zi)，i = l，2，· · ·Ν;
[0031] 步骤四：取Ns个硅钢片叠放在超导磁体内的匀场盒子内，每个硅钢片的乳制方向 保持相同，并与磁体的中心轴线平行;硅钢片的中心坐标为( Xs，ys，Zs)，对应的球坐标为(R， α,Φ);
[0032]步骤五:利用测量设备测量各个采样点处的轴向磁，然后去掉硅钢片重新测 量一下各个采样点处的磁场珥2,，二者相减得到硅钢片在各个采样点产生的测量磁场； [0033]步骤六:定义采样点中心距离超导磁体的磁场中心的偏差为(xo，yo,zq)，理论公式 计算得到的硅钢片在每个采样点处产生的磁场为<^ = 1,2,···]^ <为与(1，幼，刊，別）四 个变量有关的函数。求解如下的最小最大值问题：
[0035]得到硅钢片的饱和磁化强度Μ以及采样点中心与磁场中心的偏移值