[发明专利]一种高温超导全张量磁梯度探头的非正交误差校正方法

权利要求书

1.一种高温超导全张量磁梯度探头的非正交误差校正方法，其特征在于，该方法包括：

在含有8个SQUID磁强计的高温超导全张量磁梯度探头中，对高温超导全张量磁梯度探头坐标系三个轴向布置的SQUID磁强计传感器之间的非正交误差角度进行测量；

三轴亥姆霍兹线圈产生已知参数的磁场与SQUID传感器实际测量值对比，求得8个SQUID磁强计传感器的拾取环敏感轴方向的矢量转换到高温超导全张量磁梯度探头正交直角坐标系的三个坐标轴上所需要的角度参数，完成坐标转化；

采用转换后的温超导全张量磁梯度探头正交直角坐标系的三个坐标轴上所需要的角度参数，对磁梯度全张量的独立分量进行非正交误差的校正。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，具体包括：

将含有8个SQUID磁强计传感器的高温超导全张量磁梯度探头安装在三轴亥姆霍兹线圈的中心位置，其中在高温超导全张量磁梯度探头坐标系o-x_Sy_Sz_S下，S1号、S2号、S3号SQUID磁强计传感器的拾取环敏感轴法线方向与x_S轴平行，S4号、S5号、S6号SQUID磁强计传感器的拾取环敏感轴法线方向与y_S轴平行，S7号、S8号SQUID磁强计传感器的拾取环敏感轴法线方向在z_S轴上；

利用电流源分别向三轴亥姆霍兹线圈三个轴通入正弦电流，求取8个SQUID传感器的拾取环敏感轴方向与三轴亥姆霍兹线圈三个轴之间的夹角；

建立三轴亥姆霍兹线圈的坐标系为o-xyz，在坐标系o-xyz中，8个SQUID传感器拾取环敏感轴方向与三轴亥姆霍兹线圈三个轴之间的夹角，得到8个SQUID传感器拾取环敏感轴的法向量坐标，求得S1号SQUID传感器与S7号SQUID传感器的拾取环敏感轴之间的夹角α₁₇、S2号SQUID传感器与S7号SQUID传感器的拾取环敏感轴之间的夹角α₂₇、S3号SQUID传感器与S7号SQUID传感器拾取环敏感轴之间的夹角α₃₇、S4号SQUID与S7号SQUID传感器的拾取环敏感轴之间的夹角β₄₇、S5号SQUID与S7号SQUID传感器拾取环敏感轴之间的夹角β₅₇、S6号SQUID传感器与S7号SQUID传感器的拾取环敏感轴之间的夹角β₆₇、S1号SQUID传感器与S4号SQUID传感器的拾取环敏感轴之间的夹角γ₁₄、S1号SQUID传感器与S5号SQUID传感器拾取环敏感轴之间的夹角γ₁₅、S1号SQUID传感器与S6号SQUID传感器拾取环敏感轴之间的夹角γ₁₆、S2号SQUID传感器与S4号SQUID传感器拾取环敏感轴之间的夹角γ₂₄、S3号SQUID传感器与S4号SQUID传感器拾取环敏感轴之间的夹角γ₃₄；

S7号SQUID传感器拾取环敏感轴z₇轴与z_S轴重合，x_S轴在平面x₁oz₇内，其中x₁为S7号SQUID传感器拾取环敏感轴；在高温超导全张量磁梯度探头正交直角坐标系o-x_Sy_Sz_S中，在x₁轴和y₄轴上分别取A点和B点，其中y₄为第4个SQUID传感器拾取环敏感轴，使OA＝OB，得出A、B两点的坐标为:

A(OA·sinα₁₇,0,OA·cosα₁₇)，B(OA·sinβ₄₇·sinθ,OA·sinβ₄₇·cosθ,OA·cosβ₄₇)，

则A、B两点之间的距离为:

在三角形OAB中根据余弦定理得：

联立两式得：

2OA²-2OA²·sinα₁₇·sinβ₄₇·sinθ₁₄-2OA²·cosα₁₇·cosβ₄₇＝OA²+OB²-2·OA·OB·cosγ₁₄

整理得：

其中θ₁₄代表S4号SQUID传感器拾取环敏感轴y₄轴在平面x_SoyS上的投影与y_S轴之间的夹角；

同理，在求取θ₁₄过程中，将y₄替换为y₅和y₆，其中y₅代表S5号SQUID传感器拾取环敏感轴，y₆代表S6号SQUID传感器拾取环敏感轴，求出S5号SQUID传感器拾取环敏感轴y₅轴在平面x_Soy_S上的投影与y_S轴之间的夹角θ₁₅和S6号SQUID传感器拾取环敏感轴y₆轴在平面x_Soy_S上的投影与y_S轴之间的夹角θ₁₆：

在高温超导全张量磁梯度探头正交直角坐标系o-x_Sy_Sz_S中，x₂为第2个SQUID传感器拾取环敏感轴，y₄为S4号SQUID传感器拾取环敏感轴，在x₂轴和y₄轴上分别取C点和D点，使OC＝OD，得出C、D两点的坐标为:

C(OC·sinα₂₇·cosθ₂₄,OC·sinα₂₇·sinθ₂₄,OC·cosα₂₇)D(OD·sinβ₄₇·sinθ₁₄,OD·sinβ₄₇·cosθ₁₄,OD·cosβ₄₇)

则C、D两点之间的距离为:

在三角形OCD中根据余弦定理联立上式可得：

又因为sin²θ₂₄+cos²θ₂₄＝1

联立两式得：

其中其中θ₂₄代表S2号SQUID传感器拾取环敏感轴x₂轴在平面x_Soy_S上的投影与x_S轴之间的夹角；

同理，在求取θ₂₄过程中，将x₂替换为x₃，其中x₃代表S3号SQUID传感器拾取环敏感轴，求出S3号SQUID传感器拾取环敏感轴x₃轴在平面x_Soy_S上的投影与x_S轴之间的夹角θ₃₄：

其中

在高温超导全张量磁梯度探头正交直角坐标系o-x_Sy_Sz_S中，z₇代表第7个SQUID传感器拾取环敏感轴，z₈代表S8号SQUID传感器拾取环敏感轴，z₇轴与z₈轴之间的夹角