基于FPGA 的铁磁物质探测系统设计与研究

（上海理工大学医疗器械与食品学院，上海 200093）

0 引言

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）［1］与目前临床上应用普遍的医学影像检查手段X 线CT 检查相比，虽无电离辐射危害但设备所在物理空间有强磁场存在（0.2～3.0T），第一大安全隐患就是铁磁性物质误入造成的设备损坏和人员伤亡事故。由于MRI 区域内强磁环境影响，对于隐藏、植入、附着于患者/工作人员/访客身体的危险细小铁磁金属物体检测更进一步增加了难度［2］。

基于磁通门传感器原理的铁磁探测系统［3］被广泛应用于航空探潜、海洋监测、地下和水下铁磁物体的探测、地震预测以及医学核磁共振等各领域。

磁通门信号常用检测方法［4］有脉冲幅值法、脉冲间隔法等。对于脉冲幅值法［5］，由于磁芯微观磁性能、应变应力、热骚动等外界因素影响，存在一些很难计值的尖峰，会直接威胁脉冲幅值法的零输入稳定性和精确性。而对于脉冲间隔法［6］，被测磁场的横向分量与激励磁场、被测磁场在探头轴向分量的叠加作用使磁芯加深饱和度，干扰了磁通门信号脉冲间隔测量的准确性。

经理论分析，任意偶次谐波都可以反映被测磁场的大小，而二次谐波［7］在各偶次谐波中幅值最大，故选取其作为被测磁场的度量。如果激磁信号是非正弦信号，信号中就会存在偶次谐波成分，偶次谐波成分会给磁通门带来系统噪声。因此，采用正弦信号作为激磁信号，具有较强的抗畸变能力，且不含偶次谐波成分，对提高磁通门灵敏度的激磁电路设计具有重要意义。……