??? 作者用柔性激勵極板" title="極板">極板陣列實現(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、激勵層和屏蔽層。其中，檢測線圈由8個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；激勵層由柔性激勵極板陣列構(gòu)成；電磁屏蔽層由鐵氧體和波莫合金構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集與信號處理電路實現(xiàn)各個激勵角度條件下的邊界磁場測量，激勵和檢測由圖像重建計算機協(xié)調(diào)控制，同時該計算機完成圖像重建和多相流特征參數(shù)的提取。激勵極板陣列由32個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現(xiàn)不同的激勵方式。其中，管道半徑R_p＝35mm，檢測線圈半徑R_d＝38.42mm，激勵線圈半徑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)，需要補償?shù)木褪菣z測層的8個檢測線圈特性的一致性。但檢測線圈的特性會受到線圈幾何尺寸、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是交變的磁場信號，其相位隨激勵方向的變化而改變，這些因素給檢測線圈特性的補償帶來了困難。
2 檢測線圈特性不對稱的補償
??? 實現(xiàn)檢測線圈特性不對稱補償?shù)碾y點是檢測信號是頻率為187.5kHz的交流信號，而且各檢測線圈輸出的檢測信號與激勵基準信號之間有不同的相位差，這個相差會隨檢測角度的改變而變化。為此作者設(shè)計了一種補償方法，其思路是使每個檢測線圈在全部激勵旋轉(zhuǎn)方向下測量同一被測場，計算綜合測量值并將其作為補償系數(shù)，而補償過程的實現(xiàn)則通過計算機控制激勵場的旋轉(zhuǎn)并對邊界磁場進行連續(xù)檢測來完成。在EMT系統(tǒng)進行圖像重建時，首先選擇空場作為檢測線圈特性檢測的參照場，來進行檢測線圈特性測量；然后由公式計算出各檢測線圈的補償因子。采集進行圖像重建的物場信號時，應(yīng)用計算得到的補償因子對測量數(shù)據(jù)進行修正。
??? 對任意一個檢測線圈檢測補償數(shù)據(jù)時，應(yīng)分別測量其在所有激勵場投影方向下的檢測值。檢測值包括通過解調(diào)電路得到的實部" title="實部">實部和虛部數(shù)據(jù)，所有激勵方向下的檢測值一起構(gòu)成計算檢測線圈特性補償因子的參考矩陣。對于N個檢測線圈，P個激勵磁場旋轉(zhuǎn)方向的EMT系統(tǒng)激勵場需要旋轉(zhuǎn)P次來獲得全部N個檢測線圈的補償值，所以補償參考矩陣由N行P列構(gòu)成，其中每個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個檢測線圈，定義其特性補償因子為K(i)，其中i=1,2,.....N，表示檢測線圈序號。K(i)可按照如下公式計算：
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??? 式中,j=1,2,…P，表示激勵場投影方向序號；C_R、C_I分別為空場時在第j個激勵方向下第i個檢測線圈檢測值的實部和虛部。
??? 進行實際測量時，將每個檢測線圈在各個激勵方向下的檢測信號的實部M_R(i,j)和虛部M_I(i,j)都乘以補償因子K(i)，從而得到各個檢測線圈經(jīng)過補償后檢測值的實部和虛部。
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??? 式中，E_R(i,j)和E_I(i,j)為經(jīng)過補償后的檢測結(jié)果。
3 EMT檢測線圈補償前后的實驗數(shù)據(jù)分析
??? 為分析EMT傳感器檢測線圈進行特性補償前后的測量數(shù)據(jù)，對傳感器在同一種檢測條件下各個投影方向、不同檢測線圈的測量值進行分析，來比較補償前后數(shù)據(jù)的分布特點。對于本實驗的傳感器系統(tǒng)，激勵投影方向為16個，檢測線圈為8個，所以共有128組測量值，其中每個測量值都包含實部和虛部。實驗過程中為使每一個測量點的數(shù)據(jù)可靠，對數(shù)據(jù)進行多次檢測并求取平均值，16個激勵方向下8個檢測線圈在128個測量點的測量數(shù)據(jù)如圖3所示。圖中所示的數(shù)據(jù)為每個測量點檢測信號的模值，測量時被測空間為空場條件。

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??? 圖3中(a)為未經(jīng)補償?shù)臋z測數(shù)據(jù)M的圖示，(b)為經(jīng)過補償計算后的檢測數(shù)據(jù)E的圖示。圖中底部平面為測量點的圖示，上部為各個測量點檢測信號模值的圖示，其中，N軸為檢測線圈序號軸，P軸為激勵投影方向序號軸，M軸和E軸為檢測信號的模值。由圖3(b)可知，對于一個固定的激勵投影方向，各個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)激勵場沿圓周旋轉(zhuǎn)時，其檢測值的模值也呈正弦分布。圖3(a)中各個檢測線圈在16個激勵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)象得以補償。所以由補償前后的數(shù)據(jù)圖示可以看出，這種檢測線圈特性補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，使得在同一種激勵場下各線圈的檢測特性趨于一致。
4 補償方法在EMT系統(tǒng)中的實現(xiàn)
??? 這種補償方法在實驗系統(tǒng)中的實現(xiàn)可通過軟件控制自動完成。每次實驗系統(tǒng)啟動時，首先進行補償因子的計算，獲得補償因子后在實際物場測量時將檢測線圈的檢測值按照補償算法進行修正。由補償因子的計算方法可知，為實現(xiàn)補償因子的計算,需要在EMT系統(tǒng)啟動時保持被測空間為空場，這樣每次得到的補償值就是符合當(dāng)時檢測環(huán)境條件的補償值。如果在系統(tǒng)啟動時不能滿足空場條件，則需要屏蔽這一自動補償功能，補償時可使用預(yù)先測得并存儲起來的補償因子。
??? 應(yīng)用該補償算法進行圖像重建的實驗結(jié)果如圖4所示。圖像重建的實驗條件是：被測物體為直徑15mm的銅棒,放置于傳感器的中央，激勵場激勵頻率為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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