基于单一磁传感器的空间多点磁场强度测量装置及方法与流程

本发明涉及脑机接口技术研究实验的脑磁信号采集装置，具体涉及一种基于单一磁传感器的空间多点磁场强度测量装置及方法。

背景技术：

在磁测量领域中，GMI传感器因其较宽的测量范围、较高的极限灵敏度以及其方便易用而广受关注。由于非晶材料性能的不稳定和不可控，不同批次的GMI传感器的工作点、灵敏度、量程等性能指标有较大差异，而在实际应用领域，尤其脑磁探测领域，同时测量空间多点磁场是一个重要的需求。为了满足这个需求，传统的做法是在同一批次的传感器中进行人工挑选，选出各项性能指标相近的传感器组成传感器阵列进行测量。传统的多探头探测方案，由于非晶丝材料本身的不一致性，为了保证尽可能的一致，需要耗费大量的精力，在同一批材料中进行检测，选出GMI特性相近的材料制作探头。不仅浪费了材料，也大量地耗费了人力，增加了探测的时间成本，而且不能一直保证传感器阵列的一致性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种仅需要一个磁传感器即可实现空间多点磁场强度测量、结构简单、方便简便、节约人力物力、检测准确度高的基于单一磁传感器的空间多点磁场强度测量装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种基于单一磁传感器的空间多点磁场强度测量装置，包括磁传感器探头、磁通聚集阵列和采用磁屏蔽材料制成的屏蔽腔体，所述磁传感器探头装设于屏蔽腔体内，所述屏蔽腔体上设有多个非屏蔽区域，所述非屏蔽区域处装设有采用磁屏蔽材料制成的快门装置，所述磁通聚集阵列包括和非屏蔽区域一一对应的磁通聚集器，任意一个磁通聚集器布置于屏蔽腔体上对应的非屏蔽区域的外侧。

另一方面，本发明还提供一种前述基于单一磁传感器的空间多点磁场强度测量装置的空间多点磁场强度测量方法，步骤包括：在所有快门装置处于关闭状态下，依次开闭一个不同的快门装置，使得各磁通聚集器的信号周期性通过非屏蔽区域导入屏蔽腔体被磁传感器探头探测，得到空间多点磁场强度的测量结果。

优选地，所述依次开闭一个不同的快门装置时，所述快门装置的开闭频率f大于100Hz。

优选地，所述快门装置的开闭频率f为250Hz的n倍，其中n为磁通聚集器的数量。

本发明基于单一磁传感器的空间多点磁场强度测量装置具有下述优点：本发明包括磁传感器探头、磁通聚集阵列和采用磁屏蔽材料制成的屏蔽腔体，所述磁传感器探头装设于屏蔽腔体内，所述屏蔽腔体上设有多个非屏蔽区域，所述非屏蔽区域处装设有采用磁屏蔽材料制成的快门装置，所述磁通聚集阵列包括和非屏蔽区域一一对应的磁通聚集器，任意一个磁通聚集器布置于屏蔽腔体上对应的非屏蔽区域的外侧，由于磁通聚集器会将一个区域内的信号聚集到探头，所以磁传感器探头所探测的信号本质上是该区域磁场强度的均值，用来衡量该区域磁场强度的总体情况，因此仅使用一段材料制作的一个磁传感器探头结合现有的磁通聚集器即可实现空间多点磁场强度测量，实现了通过复用同一套探测系统探测空间不同点的磁场强度的目的，能够充分利用磁通聚集器的一致性比较容易获得及满足的特性，因此节省了大量的人力物力，并保证了实验的效果。

本发明的空间多点磁场强度测量方法具有下述优点：本发明的空间多点磁场强度测量方法为本发明基于单一磁传感器的空间多点磁场强度测量装置的应用，通过依次打开一个快门装置、关闭其余快门装置，使得各磁通聚集器的信号周期性通过非屏蔽区域导入屏蔽腔体被磁传感器探头探测，得到空间多点磁场强度的测量结果，同样也仅使用一段材料制作的一个磁传感器探头结合现有的磁通聚集器即可实现空间多点磁场强度测量，实现了通过复用同一套探测系统探测空间不同点的磁场强度的目的，能够充分利用磁通聚集器的一致性比较容易获得及满足的特性，因此节省了大量的人力物力，并保证了实验的效果。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图例说明：1、磁传感器探头；2、磁通聚集阵列；21、磁通聚集器；3、屏蔽腔体；31、非屏蔽区域；32、快门装置。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的基于单一磁传感器的空间多点磁场强度测量装置包括磁传感器探头1、磁通聚集阵列2和采用磁屏蔽材料制成的屏蔽腔体3，磁传感器探头1装设于屏蔽腔体3内，屏蔽腔体3上设有多个非屏蔽区域31，非屏蔽区域31处装设有采用磁屏蔽材料制成的快门装置32，磁通聚集阵列2包括和非屏蔽区域31一一对应的磁通聚集器21，任意一个磁通聚集器21布置于屏蔽腔体3上对应的非屏蔽区域31的外侧。由于磁通聚集器21会将一个区域内的信号聚集到探头，所以磁传感器探头1所探测的信号本质上是该区域磁场强度的均值，用来衡量该区域磁场强度的总体情况，因此仅使用一段材料制作的一个磁传感器探头1结合现有的磁通聚集器21即可实现空间多点磁场强度测量，实现了通过复用同一套探测系统探测空间不同点的磁场强度的目的，能够充分利用磁通聚集器21的一致性比较容易获得及满足的特性，因此节省了大量的人力物力，并保证了实验的效果。

本实施例采用多个磁通聚集器21组成探测阵列，多个磁通聚集器21布置在空间区域内，用于将空间区域内不同位置的磁场聚集并引导至磁传感器探头1所在位置。磁传感器探头1置于磁屏蔽材料组成的屏蔽腔体3内，屏蔽腔体3上有数个非屏蔽区域31，非屏蔽区域31外部安装有屏蔽材料制成的快门装置22，快门装置22关闭时，屏蔽非屏蔽区域31，快门装置22打开时，解除对非屏蔽区域31的屏蔽；探测时，在所有快门装置32处于关闭状态下，依次开闭一个不同的快门装置32，使得各磁通聚集器21的信号周期性导入屏蔽腔体3，被磁传感器探头1探测，从而实现了通过复用同一套探测系统探测空间不同点的磁场强度的目的。

本实施例的权利要求1基于单一磁传感器的空间多点磁场强度测量装置的空间多点磁场强度测量方法，步骤包括：在所有快门装置32处于关闭状态下，依次开闭一个不同的快门装置32，使得各磁通聚集器21的信号周期性通过非屏蔽区域31导入屏蔽腔体3被磁传感器探头1探测，得到空间多点磁场强度的测量结果。

本实施例中依次开闭一个快门装置32时，快门装置32的开闭频率f大于100Hz。由于脑磁信号基本是50Hz以下的低频信号，根据奈奎斯特采样定律，快门的开闭频率f只需要保持在100Hz以上，就能保证脑磁信号的全采样。

本实施例中，为保证脑磁信号的全采样设置的采样频率为250Hz，为了保证磁传感器探头1在同一个时间仅接收到一个磁通聚集器21的信号，本实施例中快门装置32的开闭频率f为250Hz的n倍，其中n为磁通聚集器21的数量，磁通聚集器21的数量为4，因此快门装置32的开闭频率f为250Hz的4倍，即1000 Hz，即每隔1ms打开一个快门装置32、关闭其余快门装置32。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。