磁共振分析用永磁體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種磁共振分析用永磁體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁體是所有核磁共振系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，甚至被稱為心臟；其主要技術(shù)指標(biāo)有均 勻性、穩(wěn)定性和均勻區(qū)域范圍等；目前用做核磁共振磁體的主要有超導(dǎo)磁體和永磁體。超導(dǎo) 磁體價格昂貴，永磁體均勻性和穩(wěn)定性有一定差異。因此永磁體需要進(jìn)行勻場調(diào)節(jié)，勻場調(diào) 節(jié)有幾個手段，首先是磁體設(shè)計，其次是磁鋼工藝控制（包括磁鋼顆粒均勻性、和磁化角度 均一性、磁鋼燒結(jié)溫度的均一性、磁鋼表面的光潔度），再次是機械勻場（主要是調(diào)整磁鋼 平行度和同心度），再次是無源勻場（在磁極板面粘貼小磁片），最后是有源勻場，即通過施 加可調(diào)電流的勻場線圈組來實現(xiàn)勻場調(diào)節(jié)。
[0003] 有源勻場技術(shù)就是給特殊形狀設(shè)計的導(dǎo)線線圈（勻場線圈）組通電，產(chǎn)生大小沿 三維空間方向以一定規(guī)律變化的一系列微小磁場，用該系列小磁場去抵消原磁場中的各種 不均勻項，最終實現(xiàn)磁場的均勻化。
[0004] 要實現(xiàn)大范圍勻場時，所需勻場的電流較大，電流增加后導(dǎo)致線圈發(fā)熱量加大，線 圈的發(fā)熱量加大會使勻場線圈外面的磁體受熱導(dǎo)致溫度變化，從而導(dǎo)致磁場的穩(wěn)定性變 差，另外線圈發(fā)熱也會導(dǎo)致自身電阻的變化，而使勻場效果不均勻。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實用新型目的是提供一種磁共振分析用永磁體裝 置，以解決有源勻場實現(xiàn)大范圍勻場導(dǎo)致線圈發(fā)熱的問題。
[0006] 基于上述問題，本實用新型提供的技術(shù)方案是：
[0007] 磁共振分析用永磁體裝置，包括輒鐵、磁極板、引導(dǎo)鐵和勻場線圈板，所述輒鐵上 固定有一對對稱的磁極板，所述輒鐵圍成封閉的磁體回路且所述磁極板位于所述磁體回路 內(nèi)，所述勻場線圈板經(jīng)所述引導(dǎo)鐵固定在所述磁極板上，所述輒鐵上固定有加熱電阻，所述 加熱電阻連接至恒溫控制電源，所述磁極板上設(shè)有溫度傳感器，還包括PID恒溫控制系統(tǒng) 用于調(diào)節(jié)所述加熱電阻的電流以控制磁場的均勻性，所述溫度傳感器與所述PID恒溫控制 系統(tǒng)連接，勻場線圈板、勻場電源組及自動勻場調(diào)節(jié)系統(tǒng)連接至所述PID恒溫控制系統(tǒng)，所 述PID恒溫控制系統(tǒng)根據(jù)所述勻場線圈板的補償電流來調(diào)節(jié)所述加熱電阻的工作電流。
[0008] 進(jìn)一步的，所述PID恒溫控制系統(tǒng)中PID算法的比例、積分和微分參數(shù)通過所述溫 度傳感器測得所述磁極板表面的溫度來確定參數(shù)值，在控制過程中以最終設(shè)定目標(biāo)值作為 函數(shù)自變量，得到比例、積分和微分參數(shù)。
[0009] 進(jìn)一步的，還包括磁體箱，所述輒鐵、磁極板、引導(dǎo)鐵和勻場線圈板均置于所述磁 體箱內(nèi)。
[0010] 進(jìn)一步的，所述加熱電阻旁還設(shè)有小風(fēng)扇。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是：
[0012] 采用本實用新型的技術(shù)方案，將勻場電源組、自動勻場調(diào)節(jié)系統(tǒng)及勻場線圈板連 接至PID恒溫控制系統(tǒng)中，可將勻場線圈板的工作電流計入輒鐵的恒溫加熱系統(tǒng)中，將勻 場線圈板產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為有益的部分，解決現(xiàn)有技術(shù)中線圈發(fā)熱量加大后使磁體受熱導(dǎo) 致溫度變化而使磁場穩(wěn)定性變差的問題。
【附圖說明】
[0013] 為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要 使用的附圖作簡單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附 圖。
[0014] 圖1為本實用新型磁共振分析用永磁體裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中有源勻場系統(tǒng)的工作原理圖；
[0016] 圖3為本實用新型的工作原理示意圖；
[0017] 其中：1、輒鐵；2、磁極板；3、引導(dǎo)鐵；4、勻場線圈板；5、加熱電阻；6、磁體箱；7、小 風(fēng)扇。
【具體實施方式】
[0018] 以下結(jié)合具體實施例對上述方案做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實施例是用于說明 本實用新型而不限于限制本實用新型的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體廠家 的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。
[0019] 參見圖1，為本實用新型的實施例，提供一種磁共振分析用永磁體裝置，其包括輒 鐵1、磁極板2、引導(dǎo)鐵3和勻場線圈板4,本例中有四塊輒鐵1圍成封閉的磁體回路，在輒 鐵1上固定有一對對稱的磁極板2,磁極板2均位于該磁體回路內(nèi)，勻場線圈板4經(jīng)引導(dǎo)鐵 3固定在磁極板2上，輒鐵1和引導(dǎo)鐵3 -方面起到固定的作用，另一發(fā)面還可實現(xiàn)對磁力 線的封閉和均勻化的作用；為了實現(xiàn)對磁極板2的加熱，現(xiàn)有技術(shù)中，輒鐵1上固定有加熱 電阻5,參見圖2,通過PID恒溫控制系統(tǒng)控制加熱電阻5工作電流It，恒溫控制電源經(jīng)PID 恒溫控制系統(tǒng)連接至加熱電阻5,而勻場線圈板4工作電流Is通過自動勻場調(diào)節(jié)系統(tǒng)和勻 場電源組來控制。
[0020] 有源勻場在大范圍勻場時，往往需要較大的電流，而較大的電流導(dǎo)致勻場線圈板4 產(chǎn)生的熱量增加，勻場線圈板4產(chǎn)生的熱量經(jīng)引導(dǎo)鐵3傳遞給磁極板2會導(dǎo)致磁極板2溫 度變化而使磁場穩(wěn)定性變差，為了解決這一問題，本例中將勻場線圈板4的工作電流引入 磁極板2的恒溫控制系統(tǒng)中，PID恒溫控制系統(tǒng)根據(jù)勻場線圈板的補償電流來調(diào)節(jié)加熱電 阻的工作電流，減少加熱電阻5的工作電流即可實現(xiàn)對磁極板2的恒溫加熱。
[0021] 具體的，參見圖3,恒溫控制電源和勻場電源組經(jīng)PID恒溫控制系統(tǒng)分別與加熱電 阻和勻場線圈板連接，在磁極板上設(shè)有溫度傳感器，該溫度傳感器與PID恒溫控制系統(tǒng)連 接，PID恒溫控制系統(tǒng)內(nèi)集成有PID控制算法，PID算法的比例、積分和微分參數(shù)通過溫度傳 感器測得磁極板表面的溫度來確定參數(shù)值，在控制過程中以最終設(shè)定目標(biāo)值作為函數(shù)自變 量，得到比例、積分和微分參數(shù)，PID恒溫控制系統(tǒng)是基于偏差的比例（P)、積分（I)和微分 (D)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)控制的器件，是應(yīng)用最為廣泛的一種自動控制器，其核心是PID算法。其 CN 204903743 U 說明書 3/3 頁 離散化公式為：
[0023] U(K)為最終控制輸出量；
[0024] 其中，比例調(diào)節(jié)控制系數(shù)（KP)，反應(yīng)系統(tǒng)的基本（當(dāng)前）偏差e(k);系數(shù)大，可以 加快調(diào)節(jié)，減小誤差，但過大的比例使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定；積分調(diào)節(jié)系 數(shù)（K1)，反應(yīng)系統(tǒng)的累計偏差
使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。只要有誤差，積 分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無誤差；微分調(diào)節(jié)系數(shù)（Kd)，反映系統(tǒng)偏差信號的變化率e (k) -e (k-Ι)， 具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢，產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被 微分調(diào)節(jié)作用消除，因此可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。但是微分對噪聲干擾有放大作用，加強 微分對系統(tǒng)抗干擾不利。積分和微分都不能單獨起作用，必須與比例控制配合。本實用新 型中將勻場的電流計入比例（Kp)的調(diào)節(jié)部分，即計入e(K)，對積分（K1)和微分（K d)則維持 原系數(shù)不變。
[0025] PID恒溫控制系統(tǒng)根據(jù)勻場線圈板的補償電流Is調(diào)節(jié)加熱電阻的工作電流為 It-Is，將勻場電流轉(zhuǎn)化為有益的部分，可解決大范圍勻場情況下勻場線圈板發(fā)熱量加大后 導(dǎo)致磁極板溫度變化而使磁場均勻性降低的問題。
[0026] 本例中還包括磁體箱6,將輒鐵1、磁極板2、引導(dǎo)鐵3和勻場線圈板4均設(shè)置在磁 體箱6內(nèi)與外界隔絕。
[0027] 本例中還在加熱電阻5的旁邊設(shè)有小風(fēng)扇7,以使加熱電阻產(chǎn)生的熱量均勻加熱 磁極板2。
[0028] 上述實例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的 人是能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護(hù)范圍。凡 根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 磁共振分析用永磁體裝置，包括輒鐵（I)、磁極板（2)、引導(dǎo)鐵（3)和勻場線圈板 (4)，所述輒鐵（1)上固定有一對對稱的磁極板（2)，所述輒鐵（1)圍成封閉的磁體回路且所 述磁極板（2)位于所述磁體回路內(nèi)，所述勻場線圈板（4)經(jīng)所述引導(dǎo)鐵（3)固定在所述磁 極板（2)上，所述輒鐵（1)上固定有加熱電阻（5)，所述加熱電阻（5)連接至恒溫控制電源， 所述磁極板（2)上設(shè)有溫度傳感器（5)，還包括PID恒溫控制系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)所述加熱電阻的 電流以控制磁場的均勻性，所述溫度傳感器與所述PID恒溫控制系統(tǒng)連接，其特征在于：勻 場線圈板（4)、勻場電源組及自動勻場調(diào)節(jié)系統(tǒng)連接至所述PID恒溫控制系統(tǒng)，所述PID恒 溫控制系統(tǒng)根據(jù)所述勻場線圈板的補償電流來調(diào)節(jié)所述加熱電阻（5)的工作電流。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振分析用永磁體裝置，其特征在于：所述PID恒溫控制 系統(tǒng)中PID算法的比例、積分和微分參數(shù)通過所述溫度傳感器測得所述磁極板表面的溫度 來確定參數(shù)值，在控制過程中以最終設(shè)定目標(biāo)值作為函數(shù)自變量，得到比例、積分和微分參 數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振分析用永磁體裝置，其特征在于：還包括磁體箱（6)， 所述輒鐵（1)、磁極板（2)、引導(dǎo)鐵（3)和勻場線圈板⑷均置于所述磁體箱內(nèi)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振分析用永磁體裝置，其特征在于：所述加熱電阻（5) 旁還設(shè)有小風(fēng)扇（7)。
【專利摘要】本實用新型公開了磁共振分析用永磁體裝置，包括軛鐵、磁極板、引導(dǎo)鐵和勻場線圈板，所述軛鐵上固定有一對對稱的磁極板，所述軛鐵圍成封閉的磁體回路且所述磁極板位于所述磁體回路內(nèi)，所述勻場線圈板經(jīng)所述引導(dǎo)鐵固定在所述磁極板上，所述軛鐵上固定有加熱電阻，所述加熱電阻連接至恒溫控制電源，所述磁極板上設(shè)有溫度傳感器，還包括PID恒溫控制系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)所述加熱電阻的電流以控制磁場的均勻性，所述溫度傳感器與所述PID恒溫控制系統(tǒng)連接，勻場線圈板、勻場電源組及自動勻場調(diào)節(jié)系統(tǒng)連接至所述PID恒溫控制系統(tǒng)，所述PID恒溫控制系統(tǒng)根據(jù)所述勻場線圈板的補償電流來調(diào)節(jié)所述加熱電阻的工作電流。本實用新型提供的磁共振分析用永磁體裝置，可解決線圈發(fā)熱量加大后導(dǎo)致磁體溫度變化而使磁場穩(wěn)定性變差的問題。
【IPC分類】G01R33/383, H01F7/00
【公開號】CN204903743
【申請?zhí)枴緾N201520605876
【發(fā)明人】汪紅志, 楊培強, 陳珊珊, 夏天, 劉利榮
【申請人】上海健康醫(yī)學(xué)院, 蘇州紐邁電子科技有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月12日