Спосіб вимірювань за допомогою сквід-магнітометра
Номер патенту: 82709
Опубліковано: 12.08.2013
Автори: Будник Микола Миколайович, Риженко Тетяна Миколаївна, Будник Віталій Миколайович
Формула / Реферат
1. Спосіб вимірювань за допомогою СКВІД-магнітометра, який має не менш ніж 3 референтних канали (РК) та один сигнальний канал (СК), СК включає по меншій мірі вимірювальну компоненту (ВК) та обчислювальну компоненту (ОК) та здійснює перетворення повного значення магнітного поля (МП) на вході каналу в кодовий сигнал на виході каналу, повне значення МП включає по меншій мірі інформативну (корисну) та неінформативну компоненти, РК здійснює аналогічне перетворення неінформативного значення МП, яке є однією з 3-х ортогональних проекцій вектора МП завад, виконують калібрування магнітометра і обчислюють функції перетворення G і зміщення S0 всіх СК, який відрізняється тим, що обчислюють калібрувальні коефіцієнти К, В0 першого СК згідно з виразами
К=1/G, B0=-S0/G, (1)
вимірюють неінформативні значення МП на вході СК та всіх РК, обчислюють балансні коефіцієнти A1, А2, …., АМ згідно з виразом
SHEІHФ-(A1*R1+A2*R2+…+AM*RM)=0, (2)
де SHEІHФ та R1, 2,…М - неінформативні значення амплітуди кодового сигналу відповідно на виході ВК СК та РК, М - кількість РК; вимірюють повне значення МП на вході СК та неінформативні значення МП на вході всіх РК, обчислюють неінформативну компоненту амплітуди кодового сигналу на виході РК згідно з виразом
RHEІHФ=A1*R1+A2*R2+…+AM*RM, (3)
виділяють інформативну (корисну) компоненту кодового сигналу на виході ОК СК SКОР згідно з виразом
SKOP=S-RHEІHФ (4)
де S - повне значення кодового сигналу на виході ВК СК, обчислюють інформативне значення амплітуди МП ВIНФ на вході СК згідно з виразом
ВІНФ=К*SКОР+В0, (5)
повторюють зазначені дії для інших СК, всі обчислення виконують в автоматичний спосіб за допомогою вбудованого в СКВІД-магнітометр мікропроцесора.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як неінформативне значення МП додатково застосовують по меншій мірі одну з компонент градієнта 1-го порядку МП завад.
3. Спосіб за пп. 1-2, який відрізняється тим, що балансні коефіцієнти згідно з виразом (2) обчислюють не перед кожним вимірюванням повного значення МП, а при кожному включенні СКВІД-магнітометра під час виконання алгоритму самодіагностики.
4. Спосіб за пп. 1-3, який відрізняється тим, що балансні коефіцієнти згідно з виразом (2) обчислюють періодично за потреби, наприклад один раз на добу, після чергової заливки рідкого гелію, чи під час чергової метрологічної повірки пристрою.
5. Спосіб за пп. 1-4, який відрізняється тим, що всі обчислення згідно з виразами (1-5) виконують на комп'ютері за допомогою комп'ютерної програми.
Текст
Реферат: Спосіб вимірювань за допомогою СКВІД-магнітометра, який має не менш ніж 3 референтних канали (РК) та один сигнальний канал (СК), СК включає по меншій мірі вимірювальну компоненту (ВК) та обчислювальну компоненту (ОК) та здійснює перетворення повного значення магнітного поля (МП) на вході каналу в кодовий сигнал на виході каналу. Повне значення МП включає по меншій мірі інформативну (корисну) та неінформативну компоненти, РК здійснює аналогічне перетворення неінформативного значення МП, яке є однією з 3-х ортогональних проекцій вектора МП завад. Виконують калібрування магнітометра і обчислюють функції перетворення G і зміщення S0 всіх СК, обчислюють калібрувальні коефіцієнти К, В0 першого СК згідно з виразами. Вимірюють повне значення МП на вході СК та неінформативні значення МП на вході всіх РК, обчислюють неінформативну компоненту амплітуди кодового сигналу на виході РК, виділяють інформативну (корисну) компоненту кодового сигналу на виході, повторюють зазначені дії для інших СК, всі обчислення виконують в автоматичний спосіб за допомогою вбудованого в СКВІД-магнітометр мікропроцесора. UA 82709 U (12) UA 82709 U UA 82709 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі вимірювальної техніки, призначеної для реєстрації власних чи наведених (індукованих) низькочастотних надслабких магнітних полів (МП). Вона може бути застосована для вимірювань МП технічного і біологічного походження за допомогою надпровідникового квантового інтерференційного детектора (СКВIДу). Відомо, що дуже слабкі магнітні поля (одиниці - десятки піко-Тесла), реєструють СКВІДмагнітометрами [див. наприклад UA 75434]. З огляду на сильні магнітні завади, реалізація таких надчутливих вимірювань становить значну технічну проблему. СКВІД-магнітометри повинні мати високі технічні параметри (велику чутливість до магнітного поля, достатній динамічний діапазон, завадозахищеність та стабільність характеристик), в той же час вони працюють у важких умовах - наднизькі температури (рідкий гелій - 4.2 К) та сильні (в тисячі та мільйони разів більші за корисний сигнал) магнітні завади. Основними галузями застосування СКВІД-магнітометрів є безконтактна діагностика і неруйнівний контроль у галузі фізико-технічних вимірювань та неінвазивна біомагнітна діагностика (магнітокардіографія, магнітоенцефалографія) чи візуалізації магнітних речовин і зразків всередині біологічних об'єктів (сасептометрія, магнітні маркери, візуалізація суперпарамагнітних суспензій, магнітних наночастинок, носіїв ліків та ін.). Згідно з методиками виконання вимірювань, як правило, реєструють карти розподілу магнітного поля в багатьох просторових точках. Тривалість вимірювань в одній точці складає 30 сек. - 1 хв. для накопичення достатньої кількості відліків, потрібної для подальшого усереднення сигналу з метою підвищення відношення сигнал/шум. При цьому тривалість запису однієї карти становить 30 хв. - 1 год., що наприклад досить обтяжливо для пацієнтів при застосуванні у медицині [див. UA 77722, UA 77723]. Зменшення цього часу можливе при одночасній реєстрації поля в декількох просторових точках. Для цього потрібен вимірювач з багатьма сигнальними каналами (СК). З іншого боку, при роботі СКВІД-магнітометра в приймальну антену поряд із корисним сигналом від вимірюваного об'єкта (інформативна компонента поля) потрапляють зовнішні магнітні завади (неінформативна компонента поля). Для зменшення завад використовують магнітоекрановані кімнати чи камери (МЕК). Сучасні багатоканальні СКВІД-магнітометри, як правило, потребують МЕК, Які досить вартісні (близько 500 тис дол. США). Тому для здешевлення; потрібно застосовувати прилади, які не потребують МЕК. У цьому випадку з метою реєстрації та виділення з вхідного сигналу інформативної компоненти, усунення неінформативної компоненти використовують ряд прийомів в сенсорі магнітного пoля (надпровідний екран, трансформатор та концентратор магнітного потоку), приймальній антені (просторова селекція за рахунок орієнтації та типу антени, її виконання у вигляді системи витків, які утворюють Просторовий градієнтометр, його механічне балансування), електронному блоці та програмній обробці (фільтрація, накопичення, усереднення, згладжування). Однією з сучасних тенденцій є розробка багатоканальних приладів, оснащених референтними каналами для реєстрації магнітних завад, наприклад референтним векторним магнітометром (РВМ). Вони перспективні для впровадження у практику, бо можуть працювати без МЕК та дають достатню якість сигналу. Відомі такі системи: 4 канали - SQUID AG (ФРН, www.squid.de). Ін-т кібернетики НАНУ, Київська медична група, (Київ, www.mcgukraine.com). 9 кан. - КРІОТОН (Росія, www.cryoton.ru), 36 каналів - Cardiomag Imaging (США, www.cardiomag.com). У цьому зв'язку відомо ряд патентів щодо СКВІД-систем, наприклад W0 200106907, US 5,027,069, US 5,093,618, US 5,243,281, RU 2246119, RU 1405508, UA 75434, UA 90153. Проте у них не розглядають метрологічне забезпечення, у тому числі способи виконання вимірювань при наявності референтних каналів. При цьому перед вимірюваннями повинно бути попередньо проведене калібрування магнітометра, задачею якого є встановлення відповідності між вимірюваним МП та вихідним сигналом магнітометра, тобто функції перетворення (ФП) магнітометра. З галузі техніки відомо ряд патентів, де розкрито способи калібрування СКВIД-магнітометрів: 1. US 4,983,912, G01R35/00, Method for calibrating SQUID gradio-meters of an arbitrary order, G. Roehrlein, H. Seifert, Siemens AG, 1991. 2. US 6,084,399, G01R 33/12, G01R 33/035, G01N 27/72, G01N 27/74, Method and apparatus for determining concentration of magnetic substances in a non-magnetic substance using a SQUID, T. Nagaishi, H. Itozaki, Sumitomo Electric Industries, 2000. 3. US 6,650,107, G01R 35/00, G01R 33/035, Calibrating SQUID Channels, Alexander Bakharev, Cardiomag Imaging Inc., 25.02.2003. 1 UA 82709 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4. WO/2007/143831, A61B 5/107, A61B 3/13, Method of calibrating a biometric device, T. Simpson, A.Moezzi, 2007. 5. WO/2008/002192, G01D18/00, G01J3/28, G01N21/25, G12B13/00, К. Жаринов, П. Лузанов, Способ создания многомерных градуировочных моделей, 2008 (регіональний аналог ЕА 012950, 2010). 6. UA 99783 С2, G01R33/035, G01R35/00, Спосіб калібрування багатоканального СКВІДмагнітометра, Закорчений О.В., Будник М.М., Будник В.М., 2012. Детальний аналіз документів 1-5 та їх недоліки наведено в описі UA 99783, який взято за прототип, де розкрито спосіб калібрування багатоканального СКВІД-магнітометра, який включає кріостат, загальний електронний блок, не менш ніж один СК, який включає по меншій мірі вимірювальну компоненту (ВК) у складі вимірювального зонду, електронного блока і аналогоцифрового перетворювача (АЦП), вимірювальний зонд включає по меншій мірі надпровідні СКВІД-сенсори та вхідні антени МП-градієнтометри, що включають приймальні і компенсаційні витки, ВК здійснює вимірювальне перетворення МП на вході каналу, тобто у центрі приймального витка вхідної антени, в кодовий сигнал на виході каналу, тобто у значення електричної напруги у відліках АЦП, калібрувальну котушку розміщують зовні кріостата для одночасного калібрування всіх каналів, зазначені кодові сигнали усереднюють у часі; та обчислюють калібрувальні коефіцієнти каналів. Спосіб-прототип UA 99783 відрізняється тим, що калібрувальну котушку розмішують у площині приймальних витків вхідних антен та симетрично відносно витків так, щоб калібровані значення поля на вході всіх каналів були рівні, обчислюють коефіцієнт послаблення каліброваного значення поля на вході ВК каналу CN як відношення значення поля у центрі приймального витка антени BKN до його величини у центрі котушки ВK згідно з виразом B R2 L2 1 RK CN KN Ek , (1) Kk K 2 BK RK L RK L де N - номер каналу, ВK - калібрувальне значення МП в центрі калібрувальної котушки радіусом RK, L - відстань між центрами приймального витка та калібрувальної котушки, К(Е) 2 2 повний еліптичний інтеграл 1-го (2-го) роду, k =4LRK/(RK+L) - квадрат аргументу еліптичних інтегралів, калібрування виконують не менш ніж при 3-х каліброваних значеннях поля - на границях та посередині діапазону вимірювань, обчислюють ФП G N та похибку перетворення (постійне зміщення) SON для ВК кожного каналу згідно з виразом SKN=GN*CN*BK+S0N, (2) де СN - коефіцієнт послаблення згідно з (1), SKN - каліброване значення амплітуди кодового сигналу на виході ВК, пропорційне усередненій амплітуді каліброваних імпульсів струму в калібрувальній котушці. Згідно з UA 99783 у випадку, коли ФП GN довільного каналу від'ємна, кодовий сигнал на його виході SKN інвертують, тобто множать на - 1. При цьому обчислені значення GN та S0N застосовують надалі для перерахунку кодового сигналу напруги у МП, а перекалібрування чи повірку магнітометра виконують аналогічно калібруванню. Перевагами способу-прототипу UA 65098 є: 1. спрощення та зменшення тривалості калібрування за рахунок застосування лише однієї калібрувальної котушки; 2. врахування послаблення калібрувального значення МП на вході СК порівняно з таким у центрі калібрувальної котушки, що дозволяє правильно визначити ФП каналів; 3. врахування постійного зміщення, яке завжди: існує з огляду на те, що СКВІД-магнітометр не є абсолютним вимірювачем МП; 4. застосування калібрування не менш ніж 3-х каліброваних значень МП, що забезпечує достатню точність отриманих параметрів; 5. врахування напрямів намотування антен та способу їх підключення до СКВІДів у різних СК шляхом інвертування (множення на - 1) ФП каналу у разі, якщо вона від'ємна. 6. спрощенні способів перекалібрування та/чи повірки магнітометра за рахунок їх виконання аналогічно калібруванню; Проте загальний недолік відомих документів з галузі техніки полягає в тому, що вони стосуються способів калібрування, а не способів вимірювань. Задача способу вимірювань визначення послідовності дій, в результаті якої буде встановлена відповідність між вихідним сигналом СКВІД-магнітометра та вимірюваним МП (ця задача протилежна задачі, яка вирішується при калібруванні. При цьому такий спосіб з одного боку, повинен відповідати методикам проведення вимірювань, прийнятими в метрології, а з іншого, - враховувати наявність багатьох каналів, 2 UA 82709 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 специфіку СКВІД-магнітометрів як надчутливих вимірювачів МП, наявність РК для реєстрації МП завад, процедур електронного балансування (ЕБ) та електронної компенсації завад. Також перед вимірюваннями повинна бути попередньо визначено ФП магнітометра за допомогою процедури калібрування. Отже, недоліком відомого рівня техніки є відсутність методики виконання вимірювань багатоканальним СКВІД-магнітометром, послідовність та спосіб виконання дій у якій відповідала б методикам вимірювань, прийнятим в інших галузях вимірювань. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення точності вимірювань надслабких величин МП за допомогою багатоканального СКВІД-магнітометра, який працює при наявності високого рівня магнітних завад без засобів магнітного екранування. Поставлена задача вирішується у способі вимірювань за допомогою СКВІД-магнітометра, який має не менш ніж 3 референтних канали (РК) та один сигнальний канал (СК), СК включає по меншій мірі вимірювальну компоненту (ВК) та обчислювальну компоненту (ОК) та здійснює перетворення повного значення магнітного поля (МП) на вході каналу в кодовий сигнал на виході каналу, повне значення МП включає по меншій мірі інформативну (корисну) та неінформативну компоненти, РК здійснює аналогічне перетворення неінформативного значення МП, яке є однією з 3-х ортогональних проекцій вектора МП завад, виконують калібрування магнітометра і обчислюють функції перетворення G і зміщення SO всіх СК, досягається шляхом застосування нових та вдосконалення існуючих прийомів та способів виконання дій щодо вимірювання надслабких величин МП СКВІД-магнітометром і включає наступне: 1. обчислюють калібрувальні коефіцієнти К, ВО першого СК згідно з виразом К=1/G, B0=-S0/G, (3) 2. вимірюють неінформативні значення МП на вході СК та всіх РК; 3. обчислюють балансні коефіцієнти А1, А2, …., Ам згідно з виразом SHEІHФ-(A1*R1+A2*R2+…+AM*RM)=0, (4) де SHEІHФ та R1, 2,…М - неінформативні значення амплітуди кодового сигналу відповідно на виході ВК СК та РК, М - кількість РК; 4. вимірюють повне значення МП на вході СК та неінформативні значення МП на вході всіх РК; 5. обчислюють неінформативну компоненту амплітуди кодового сигналу на виході РК згідно з виразом RHEІHФ=A1*R1+A2*R2+…+AM*RM, (5) 6. виділяють інформативну (корисну) компоненту кодового сигналу на виході ОК СК S KOP згідно з виразом SKOP=S-RHEІHФ, (6) де S - повне значення кодового сигналу на виході ВК СК, 7. обчислюють інформативне значення амплітуди МП ВIНФ на вході СК згідно з виразом ВІНФ=К*SКОР+В0, (7) 8. повторюють зазначені дії для інших СК, 9. всі обчислення виконують в автоматичний спосіб за допомогою вбудованого в СКВІДмагнітометр мікропроцесора; 10. як неінформативне значення МП додатково застосовують по меншій мірі одну з компонент градієнта 1-го порядку МП завад; 11. балансні коефіцієнти згідно з виразом (4) обчислюють не перед кожним вимірюванням повного значення МП, а при кожному включенні СКВІД-магнітометра під час виконання алгоритму самодіагностики; 12. балансні коефіцієнти згідно з (4) обчислююсь періодично за потреби, наприклад один раз на добу, після чергової заливки рідкого гелію, чи під час чергової метрологічної повірки прикрою; 13. всі обчислення згідно з виразами (3-7) виконують на комп'ютері за допомогою комп'ютерної програми. Новизна пропонованої корисної моделі полягає у тому, що спосіб передбачає: 1. застосування для обчислення амплітуди МП на вході СК замість одного двох калібрувальних коефіцієнтів К та В0, останній з яких враховує постійне зміщення в СК, спричинене тим, що СКВІД-магнітометр не є абсолютним вимірювачем МП; 2. обчислення калібрувальних коефіцієнтів К та В0 з точністю не менше 3-х знаків після десяткової коми, що забезпечує обчислення значення МП з точністю не гірше ніж 1 фемтоТесла; 3. включення процедури ЕБ з обчисленням балансних коефіцієнтів в процедуру самодіагностики СКВІД-магнітометра, яка виконується при кожному його включенні; 3 UA 82709 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4. виконання всіх обчислень в автоматичний спосіб за допомогою вбудованого в СКВІДмагнітометр мікропроцесора чи на комп'ютері за допомогою комп'ютерної програми; 5. виконання вимірювань для всіх СК однаковим чином, що забезпечує єдність виконання вимірювань; Технічний результат полягає у: 1. підвищенні точності обчислення інформативного значення МП на виході всіх СК; 2. забезпечення єдності виконання вимірювань для всіх СК; 3. зменшенні часу вимірювань за рахунок попереднього обчислення балансних коефіцієнтів під час процедури самодіагностики СКВІД-магнітометра, яка виконується при кожному його включенні; 4. виділенні інформативної (корисної) компоненти сигналу за рахунок попереднього віднімання неінформативної компоненти; 5. відсутність потреби в періодичному механічному балансуванні антен СК СКВІДмагнітометра - градієнтометрів магнітного потоку за рахунок застосування електронного балансування. Короткий опис ілюстрацій: Таблиця 1 - Значення калібрувальних коефіцієнтів для 4-х сигнальних каналів. Фіг. 1 - Схема електронного балансування сигнального каналу за допомогою референтного векторного магнітометра (етапи 2 та 3); Фіг. 2 - Схема виконання вимірювань одним сигнальним каналом: 1 - обчислення калібрувальних коефіцієнтів (етап 1); 4 - вимірювання повних значень МП СК та неінформативних значень МП РК (етап 4), 5 - обчислення неінформативної компоненти на виході РК (етап 5), 6 - виділення інформативної (корисної) компоненти на виході СК (етап 6), 7 обчислення інформативного значення амплітуди МП на вході СК (етап 7). Основна реалізація пропонованого способу вимірювань передбачає застосування 7канального СКВІД-магнітометра, який включає електронний блок, АЦП, 4 СК і 3 РК канали. Кожен СК включає вимірювальну (ВК) та обчислювальну (ОК) компоненти, остання реалізована у складі програмного забезпечення. СК (РК) здійснює перетворення повного (неінформативного) значення МП на вході каналу в кодовий сигнал на виході ВК каналу. Повне значення МП включає корисну та неінформативну компоненти, породжені відповідно вимірюваним об'єктом і зовнішніми магнітними завадами. Неінформативні значення МП включають 3 ортогональні проекції вектора МП завад, які реєструють 3-ма РК, які утворюють 3-компонентний референтний векторний магнітометр (РBM). СКВІД-сенсор перетворює в напругу МП, введене в нього з вхідної антени через трансформатор магнітного потоку. Зазначену напругу в аналоговій формі через електронний блок подають на вхід АЦП, з виходу якого (це також і вихід ВК) вже у цифровій формі вводять у комп'ютер, де накопичують і обробляють. Конструкція і принцип дії багатоканального СКВІДмагнітометра відомі з рівня техніки і детально описані в UA 75434, UA 16882, UA 19997, UA 90153. Також основна реалізація пропонованого способу передбачає, що попередньо виконують калібрування магнітометра згідно зі способом, детально розкритим в патенті на винахід UA 99783. Конкретна реалізація пропонованого у заявці способу виконання вимірювань включає 8 етапів і передбачає: Етап 1. Обчислення калібрувальних коефіцієнтів К, В0 згідно з виразом К=1/G, B0=-S0/G, (8) де G - ФП каналу, S0 - постійне зміщення ВК каналу, отримані в результаті калібрування. Ці обчислення проводять до вимірювань, кожний раз після проведення чергової процедури калібрування, тому періодичність обчислень визначається калібруванням і залежить від міжповірочного інтервалу чи інших обставин, наприклад після встановлення пристрою в новому приміщенні, його ремонту та за інших обставин, регламентованих експлуатаційною документацією. Величини коефіцієнтів для 4-х СК наведено в Таблиці. Етап 2. Вимірювання неінформативних значень МП на вході всіх каналів. Об'єкт вимірювань відсутній, тому всі канали реєструють лише неінформативні значення МП. Реєструють 3 ортогональні компоненти вектора МП завад, в результаті отримують кодовий; сигнал у відліках АЦП на виході СК SНЕІНФ, а на виході РК - сигнали R1, R2, R3. Етап 3. Електронне балансування (ЕБ) СК виконують шляхом обчислень: вихідний сигнал СК віднімають від сигналов РК, в результаті отримують балансні коефіцієнти А 1, А2, А3 для кожного РК згідно з виразом SНЕІНФ-(A1*R1+A2*R2+A3*R3)=0, (9) 4 UA 82709 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 де SНЕІНФ - ненормативне значення амплітуди кодового сигналу на виході ВК СК за відсутності корисного значення МП; R1(2,3) - неінформативне значення амплітуди кодового сигналу навиході 1(2,3)-го РК. ЕБ проводять кожний раз перед вимірюваннями корисного сигналу, схема етапів 2 та 3 проілюстрована на Фіг. 1. Етап 4. Вимірювання повного значення МП S за наявності корисного значення МП на вході СК та неінформативного значення МП на вході РК (див. Фіг. 2). При цьому на вхід СК надходять магнітні завади (неінформативна компонента) та корисні сигнали від об'єкта (інформативна компонента повного значення МП). Таким об'єктом може бути людина, тварина, зразок магнітного матеріалу, технічний пристрій, методика реєстрації залежить від типу об'єкта та мети вимірювань. В основній реалізації СКВІД-магнітометр входить в склад магнітокардіографічної системи, де корисний сигнал - це сигнал від серця людини. Методика вимірювань сигналу від серця відома з рівня техніки, детально розкрита, наприклад в патентах UA 77722 та UA 21299, і не є предметом даної корисної моделі. Етап 5. Обчислення неінформативної значення МП на виході РК. Виконують додаванням кодових сигналів на виходах всіх РК, зважених на балансні коефіцієнти (9) згідно з виразом RНЕІНФ=A1*R1+A2*R2+A3*R3, (10) Етап 6. Електронна компенсація магнітних завад (виділення корисного значення МП) виконується шляхом віднімання від повного значення МП його неінформативної компоненти (10) згідно з виразом SКОР=S-RНЕІНФ, (11) і де SКОР та S - корисне та повне значення кодового сигналу на виході відповідно ОК та ВК СК. Етап 7. Обчислення інформативного (корисного) значення амплітуди МП ВІНФ на вході СК виконують згідно з виразом (12) ВІНФ=К*SКОР+В0, (12) на основі калібрувальних коефіцієнтів К та В0 (8), отриманих в етапі 1, в результаті кодовий сигнал напруги SKОР перераховують у магнітне поле ВІНФ. Етап 8. Виконання вимірювань для інших СК. В даній реалізації використано 4 канали, тому етапи 1-7 послідовно повторюють для каналів 2-4, результати зведено в Табл. В основній реалізації використано 4 СК, але спосіб цим не обмежений. В іншій реалізації кількість СК може бути довільна, наприклад, 9, 36, чи інша кількість. В основній реалізації використано 3 РК, але спосіб цим не обмежений, в іншій реалізації кількість РК може бути відмінна від 3-х, наприклад 4 канали, де 4-й додатковий канал реєструє додаткову компоненту ненормативного значення МП - орну з компонент градієнта 1-го поряду МП завад. В іншій реалізації вимірювання та обчислення згідно з етапами 1-7 виконують одночасно для всіх каналів в автоматичному режимі. У ще іншій реалізації процедуру ЕБ згідно з виразом (9) виконують не перед кожним вимірюванням повного значення МП, а періодично, наприклад після кожного його включення при виконанні процедури самодіагностики пристрою, один раз на добу чи ще рідше за потреби. Періодичність визначається експлуатаційною документацією чи оператором та залежить від амплітуди і нестаціонарності магнітних завад. У ще одній реалізації обчислення згідно з виразами (8-12) виконують в автоматичний спосіб за допомогою вбудованого мікропроцесору чи за допомогою комп'ютерної програми на комп'ютері. Конкретна реалізація способу у корисній моделі детально описана лише з метою ілюстрації. Зрозуміло, що нa практиці люди, досвідчені в СКВІД-магнітометрії та метрології можуть внести деякі зміни і модифікації у спосіб виконання дій згідно із пропонованим способом. Проте, ми вважаємо, що зазначені зміни і модифікації у разі, якщо вони зроблені без суттєвих відхилень від даної корисної моделі, підпадають під її дію. 5 UA 82709 U Таблиця № каналу S0, відліки АЦП 1 2 3 4 10,34 7,89 24,14 13,54 G, відліки АЦП / пікоТесла 7,82 5,42 4,96 7,27 К, пікоТесла / відліки АЦП 0,1279 0,1845 0,2016 0,1376 В0, пікоТесла -1,322 -1,456 -4,867 -1,862 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 30 35 40 1. Спосіб вимірювань за допомогою СКВІД-магнітометра, який має не менш ніж 3 референтних канали (РК) та один сигнальний канал (СК), СК включає по меншій мірі вимірювальну компоненту (ВК) та обчислювальну компоненту (ОК) та здійснює перетворення повного значення магнітного поля (МП) на вході каналу в кодовий сигнал на виході каналу, повне значення МП включає по меншій мірі інформативну (корисну) та неінформативну компоненти, РК здійснює аналогічне перетворення неінформативного значення МП, яке є однією з 3-х ортогональних проекцій вектора МП завад, виконують калібрування магнітометра і обчислюють функції перетворення G і зміщення S0 всіх СК, який відрізняється тим, що обчислюють калібрувальні коефіцієнти К, В0 першого СК згідно з виразами К=1/G, B0=-S0/G, (1) вимірюють неінформативні значення МП на вході СК та всіх РК, обчислюють балансні коефіцієнти A1, А2, …., АМ згідно з виразом SHEІHФ-(A1*R1+A2*R2+…+AM*RM)=0, (2) де SHEІHФ та R1, 2,…М - неінформативні значення амплітуди кодового сигналу відповідно на виході ВК СК та РК, М - кількість РК; вимірюють повне значення МП на вході СК та неінформативні значення МП на вході всіх РК, обчислюють неінформативну компоненту амплітуди кодового сигналу на виході РК згідно з виразом RHEІHФ=A1*R1+A2*R2+…+AM*RM, (3) виділяють інформативну (корисну) компоненту кодового сигналу на виході ОК СК S КОР згідно з виразом SKOP=S-RHEІHФ (4) де S - повне значення кодового сигналу на виході ВК СК, обчислюють інформативне значення амплітуди МП ВIНФ на вході СК згідно з виразом ВІНФ=К*SКОР+В0, (5) повторюють зазначені дії для інших СК, всі обчислення виконують в автоматичний спосіб за допомогою вбудованого в СКВІД-магнітометр мікропроцесора. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як неінформативне значення МП додатково застосовують по меншій мірі одну з компонент градієнта 1-го порядку МП завад. 3. Спосіб за пп. 1-2, який відрізняється тим, що балансні коефіцієнти згідно з виразом (2) обчислюють не перед кожним вимірюванням повного значення МП, а при кожному включенні СКВІД-магнітометра під час виконання алгоритму самодіагностики. 4. Спосіб за пп. 1-3, який відрізняється тим, що балансні коефіцієнти згідно з виразом (2) обчислюють періодично за потреби, наприклад один раз на добу, після чергової заливки рідкого гелію, чи під час чергової метрологічної повірки пристрою. 5. Спосіб за пп. 1-4, який відрізняється тим, що всі обчислення згідно з виразами (1-5) виконують на комп'ютері за допомогою комп'ютерної програми. 6 UA 82709 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for measurement by means of squid-magnetometer
Автори англійськоюRyzhenko Tetiana Mykolaivna, Budnyk Mykola Mykolaiovych, Budnyk Vitalii Mykolaiovych
Назва патенту російськоюСпособ измерений с помощью сквид-магнетометра
Автори російськоюРыженко Татьяна Николаевна, Будник Николай Николаевич, Будник Виталий Николаевич
МПК / Мітки
МПК: G01R 35/00, G01R 33/035
Мітки: вимірювань, допомогою, сквід-магнітометра, спосіб
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/9-82709-sposib-vimiryuvan-za-dopomogoyu-skvid-magnitometra.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб вимірювань за допомогою сквід-магнітометра</a>
Попередній патент: Спосіб лікування гострих герпетичних уражень верхніх відділів травного тракту у дітей
Наступний патент: Спосіб діагностики субклінічної стадії ураження судин у дітей, хворих на системний червоний вовчак, методом дуплексної сонографії
Випадковий патент: Спосіб оцінки функціонального стану кардіореспіраторної системи