??? 作者用柔性激勵(lì)極板" title="極板">極板陣列實(shí)現(xiàn)的EMT傳感器[4]的截面如圖2所示,。傳感器由內(nèi)到外依次是管道壁、檢測線圈,、激勵(lì)層和屏蔽層,。其中，檢測線圈由8個(gè)沿管道外壁等距離分布的精密繞組構(gòu)成,，完成邊界磁場的測量,；激勵(lì)層由柔性激勵(lì)極板陣列構(gòu)成；電磁屏蔽層由鐵氧體和波莫合金構(gòu)成,。數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理電路實(shí)現(xiàn)各個(gè)激勵(lì)角度條件下的邊界磁場測量,，激勵(lì)和檢測由圖像重建計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)控制，同時(shí)該計(jì)算機(jī)完成圖像重建和多相流特征參數(shù)的提取,。激勵(lì)極板陣列由32個(gè)均勻分布的柔性極板構(gòu)成,，通過改變極板的電流分布可實(shí)現(xiàn)不同的激勵(lì)方式。其中,，管道半徑R_p＝35mm,，檢測線圈半徑R_d＝38.42mm，激勵(lì)線圈半徑R_e＝55mm,，磁屏蔽層內(nèi)半徑R_sin＝60mm,，被測管道直徑為70mm。

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??? 對于這一傳感器結(jié)構(gòu),，需要補(bǔ)償?shù)木褪菣z測層的8個(gè)檢測線圈特性的一致性,。但檢測線圈的特性會(huì)受到線圈幾何尺寸、安裝角度,、前端檢測電路特性不一致的影響,，而且線圈檢測的信號(hào)是交變的磁場信號(hào)，其相位隨激勵(lì)方向的變化而改變,，這些因素給檢測線圈特性的補(bǔ)償帶來了困難,。
2 檢測線圈特性不對稱的補(bǔ)償
??? 實(shí)現(xiàn)檢測線圈特性不對稱補(bǔ)償?shù)碾y點(diǎn)是檢測信號(hào)是頻率為187.5kHz的交流信號(hào)，而且各檢測線圈輸出的檢測信號(hào)與激勵(lì)基準(zhǔn)信號(hào)之間有不同的相位差,，這個(gè)相差會(huì)隨檢測角度的改變而變化,。為此作者設(shè)計(jì)了一種補(bǔ)償方法，其思路是使每個(gè)檢測線圈在全部激勵(lì)旋轉(zhuǎn)方向下測量同一被測場,，計(jì)算綜合測量值并將其作為補(bǔ)償系數(shù),，而補(bǔ)償過程的實(shí)現(xiàn)則通過計(jì)算機(jī)控制激勵(lì)場的旋轉(zhuǎn)并對邊界磁場進(jìn)行連續(xù)檢測來完成,。在EMT系統(tǒng)進(jìn)行圖像重建時(shí)，首先選擇空場作為檢測線圈特性檢測的參照場,，來進(jìn)行檢測線圈特性測量,；然后由公式計(jì)算出各檢測線圈的補(bǔ)償因子。采集進(jìn)行圖像重建的物場信號(hào)時(shí),，應(yīng)用計(jì)算得到的補(bǔ)償因子對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,。
??? 對任意一個(gè)檢測線圈檢測補(bǔ)償數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)分別測量其在所有激勵(lì)場投影方向下的檢測值,。檢測值包括通過解調(diào)電路得到的實(shí)部" title="實(shí)部">實(shí)部和虛部數(shù)據(jù),，所有激勵(lì)方向下的檢測值一起構(gòu)成計(jì)算檢測線圈特性補(bǔ)償因子的參考矩陣。對于N個(gè)檢測線圈,，P個(gè)激勵(lì)磁場旋轉(zhuǎn)方向的EMT系統(tǒng)激勵(lì)場需要旋轉(zhuǎn)P次來獲得全部N個(gè)檢測線圈的補(bǔ)償值,，所以補(bǔ)償參考矩陣由N行P列構(gòu)成，其中每個(gè)元素都是檢測線圈檢測值的復(fù)數(shù)表示形式,。本文介紹的EMT傳感器系統(tǒng)中,N=8, P=16,。
??? 對于N個(gè)檢測線圈，定義其特性補(bǔ)償因子為K(i),，其中i=1,2,.....N,，表示檢測線圈序號(hào)。K(i)可按照如下公式計(jì)算：
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??? 式中,j=1,2,…P,，表示激勵(lì)場投影方向序號(hào),；C_R、C_I分別為空場時(shí)在第j個(gè)激勵(lì)方向下第i個(gè)檢測線圈檢測值的實(shí)部和虛部,。
??? 進(jìn)行實(shí)際測量時(shí),，將每個(gè)檢測線圈在各個(gè)激勵(lì)方向下的檢測信號(hào)的實(shí)部M_R(i,j)和虛部M_I(i,j)都乘以補(bǔ)償因子K(i)，從而得到各個(gè)檢測線圈經(jīng)過補(bǔ)償后檢測值的實(shí)部和虛部,。
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??? 式中,，E_R(i,j)和E_I(i,j)為經(jīng)過補(bǔ)償后的檢測結(jié)果。
3 EMT檢測線圈補(bǔ)償前后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
??? 為分析EMT傳感器檢測線圈進(jìn)行特性補(bǔ)償前后的測量數(shù)據(jù),，對傳感器在同一種檢測條件下各個(gè)投影方向,、不同檢測線圈的測量值進(jìn)行分析，來比較補(bǔ)償前后數(shù)據(jù)的分布特點(diǎn),。對于本實(shí)驗(yàn)的傳感器系統(tǒng),，激勵(lì)投影方向?yàn)?6個(gè)，檢測線圈為8個(gè),，所以共有128組測量值,，其中每個(gè)測量值都包含實(shí)部和虛部。實(shí)驗(yàn)過程中為使每一個(gè)測量點(diǎn)的數(shù)據(jù)可靠，對數(shù)據(jù)進(jìn)行多次檢測并求取平均值,，16個(gè)激勵(lì)方向下8個(gè)檢測線圈在128個(gè)測量點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)如圖3所示,。圖中所示的數(shù)據(jù)為每個(gè)測量點(diǎn)檢測信號(hào)的模值，測量時(shí)被測空間為空場條件,。

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??? 圖3中(a)為未經(jīng)補(bǔ)償?shù)臋z測數(shù)據(jù)M的圖示，(b)為經(jīng)過補(bǔ)償計(jì)算后的檢測數(shù)據(jù)E的圖示,。圖中底部平面為測量點(diǎn)的圖示,，上部為各個(gè)測量點(diǎn)檢測信號(hào)模值的圖示，其中,，N軸為檢測線圈序號(hào)軸,，P軸為激勵(lì)投影方向序號(hào)軸，M軸和E軸為檢測信號(hào)的模值,。由圖3(b)可知,，對于一個(gè)固定的激勵(lì)投影方向，各個(gè)檢測線圈的檢測值符合正弦規(guī)律,；對于某一檢測線圈,，當(dāng)激勵(lì)場沿圓周旋轉(zhuǎn)時(shí)，其檢測值的模值也呈正弦分布,。圖3(a)中各個(gè)檢測線圈在16個(gè)激勵(lì)方向下的分布幅度不同,，這體現(xiàn)出各線圈檢測特性的不一致，但在圖3(b)中,這一現(xiàn)象得以補(bǔ)償,。所以由補(bǔ)償前后的數(shù)據(jù)圖示可以看出,，這種檢測線圈特性補(bǔ)償算法在不改變檢測數(shù)據(jù)隨投影方向的分布結(jié)構(gòu)的前提下，使得在同一種激勵(lì)場下各線圈的檢測特性趨于一致,。
4 補(bǔ)償方法在EMT系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)
??? 這種補(bǔ)償方法在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)可通過軟件控制自動(dòng)完成,。每次實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，首先進(jìn)行補(bǔ)償因子的計(jì)算,，獲得補(bǔ)償因子后在實(shí)際物場測量時(shí)將檢測線圈的檢測值按照補(bǔ)償算法進(jìn)行修正,。由補(bǔ)償因子的計(jì)算方法可知，為實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償因子的計(jì)算,需要在EMT系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)保持被測空間為空場,，這樣每次得到的補(bǔ)償值就是符合當(dāng)時(shí)檢測環(huán)境條件的補(bǔ)償值,。如果在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)不能滿足空場條件，則需要屏蔽這一自動(dòng)補(bǔ)償功能,，補(bǔ)償時(shí)可使用預(yù)先測得并存儲(chǔ)起來的補(bǔ)償因子,。
??? 應(yīng)用該補(bǔ)償算法進(jìn)行圖像重建的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。圖像重建的實(shí)驗(yàn)條件是：被測物體為直徑15mm的銅棒,放置于傳感器的中央,，激勵(lì)場激勵(lì)頻率為187.5kHz,。圖中的中間部分表示被測物質(zhì)在傳感器截面上分布的概率。

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