[发明专利]一种基于磁阻传感器的磁导率电磁层析成像方法

摘要

本发明涉及一种基于磁阻传感器的磁导率电磁层析成像方法，所采用的传感器为电磁成像传感器，包括M个激励线圈、N对磁阻传感器和电磁屏蔽层，激励线圈和磁阻传感器均放置于电磁屏蔽层内部；每个激励线圈有单独的激励通道；激励线圈排布在柱形物场区域外的同一个截面上；各对磁阻传感器也排布在此同一个截面上，激励线圈与磁阻传感器排布在不同的圆周上，且每对磁阻传感器均位于某个激励线圈内部。在控制模块的控制下，激励信号产生与功率放大单元产生不同幅值不同频率的激励信号，通过多通道选通开关接通到指定的激励线圈上，磁阻传感器所输出的信号通过选通开关经过信号调理与采集单元送入控制模块；控制模块进行解调后通过通信模块传递到上位机。

主权项

一种基于磁阻传感器的磁导率电磁层析成像方法，用于对位于柱形物场区域的多相流体系中磁导率物质相识别与相分布检测，所采用的成像系统包括传感器、通信模块、控制模块、信号调理与采集单元、激励信号产生与功率放大、多通道选通开关和上位机，其特征在于，所采用的传感器为电磁成像传感器，包括M个激励线圈、N对磁阻传感器和电磁屏蔽层，激励线圈和磁阻传感器均放置于电磁屏蔽层内部；每个激励线圈有单独的激励通道；激励线圈排布在柱形物场区域外的同一个截面上；各对磁阻传感器也排布在此同一个截面上，激励线圈与磁阻传感器排布在不同的圆周上，且每对磁阻传感器均位于某个激励线圈内部；每对磁阻传感器能检测物场径向和切向的磁场大小。在控制模块的控制下，激励信号产生与功率放大单元产生不同幅值不同频率的激励信号，通过多通道选通开关接通到指定的激励线圈上，磁阻传感器所输出的信号通过选通开关经过信号调理与采集单元送入控制模块；控制模块进行解调后通过通信模块传递到上位机；测量方法如下：(1)采用对称增强循环激励策略，M为偶数，且激励线圈均匀对称放置，每次分别对处于对称位置的两个激励线圈施加相同交变电流，且两激励线圈产生的磁场方向相同，依次扫描各磁阻传感器的输出信号，直至完成全部测量，通过径向与切向磁阻的矢量合成x+yi，最终得到其模值，组成测量值向量Ui＝P×1，其中P是独立测量数；(2)利用所采集的数据得到灵敏度矩阵S＝Pi×Q，其中Q为像素点，激励线圈个数为M，接收的磁阻传感器个数为N对，独立测量数Pi为M×N；(3)建立灵敏度矩阵线性化模型，并对其归一化，U＝Sg式中U是归一化测量值向量，S是灵敏度矩阵，g是表示物质磁导率相对变化的灰度值向量，即可由已知的U求解未知量g，但灵敏度矩阵S不是方阵，是病态矩阵，可利用ST代替逆阵；构建目标函数gμ＝(STS+μI)‑1STU，其中，I是单位矩阵，μ为正则化参数，(STS+μI)‑1ST为正则化过程即敏感场的最优化重建矩阵，由各个像素上的灰度值进行成像。