申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2022-12-13

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN115998298B

主分类号：A61B5/243

分类号：A61B5/243;G06F17/15;G01R33/00;G01R33/032;A61B5/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2023.05.12#实质审查的生效;2023.04.25#公开

摘要：本发明涉及一种基于瞬态响应计算提升SERF原子磁强计心磁测量带宽的信号处理方法。该方法通过后端补偿的方式利用瞬态响应对磁强计测得的心磁信号进行补偿，达到带宽提升的目的。在SERF态下，自旋演化过程可以通过Bloch方程进行描述，根据此方程求解磁强计的传递函数，基于该传递函数，构建带宽补偿传递函数。在实际使用中，利用SERF原子磁强计输出心磁信号的瞬态响应，构建TD微分跟踪器，与一阶微分信号融合，恢复原始待测心脏磁场。该方法可极大程度地提高SERF原子磁强计心磁测量的带宽，解决了SERF原子磁强计带宽与灵敏度之间的矛盾，提升了心脏磁场测量的准确性。

主权项：1.一种基于瞬态响应计算提升SERF原子磁强计心磁测量带宽的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对SERF原子磁强计进行幅频响应测试，标定系统带宽：将磁强计碱金属气室加热到工作温度，待激光将原子极化到稳态时，采用磁场交叉调制补偿技术补偿磁场，此时SERF原子磁强计工作在“磁强计补偿点”；将SERF原子磁强计固定，在Z轴施加幅值为10pT的线性调频信号、在短时间内实现快速扫描，得到不同频率下磁场响应的峰峰值；绘制频率-峰峰值曲线，拟合理论频响函数获得磁强计的频响曲线，标定磁强计带宽；步骤2：构建SERF原子磁强计的传递函数：建立原子SERF态下自旋演化过程的Bloch方程，求得其沿X，Y，Z三个方向的稳态解，近似后经拉普拉斯变换后构建SERF原子磁强计沿Z方向的传递函数，用一个一阶惯性环节Gs表示；步骤3：求解带宽补偿传递函数：根据SERF原子磁强计沿Z方向的传递函数Gs，设计一个补偿环节，利用SERF磁强计的瞬态响应，引入一阶微分信号与全通信号的组合对带宽进行补偿，求解带宽补偿的传递函数Gcs；步骤4：测量心磁信号：将SERF原子磁强计固定在一个位于前胸上方2cm，且与前胸平行的阵列板上；SERF原子磁强计Z轴方向垂直于前胸表面，X，Z轴构成的平面平行于前胸表面；在磁屏蔽环境中测量受试者的心磁信号；步骤5：构建TD微分跟踪器：首先将SERF原子磁强计输出的心磁信号离散化为时间序列vk,其中k为正整数，代表心磁信号时间序列的第k个点，通过设置滤波因子h与速率因子r构建TD微分跟踪器，得到该系统k时刻vk的跟踪信号x1k与k时刻vk的一阶微分信号x2k；步骤6：恢复原始待测心脏磁场：将得到的该系统k时刻vk的跟踪信号x1k、k时刻vk的一阶微分信号x2k与该系统带宽RP+RrelQ计算恢复原始待测心脏磁场Bink，其中，Q为电子自旋减慢因子；Rp为抽运光的抽运率，Rrel为描述电子自旋的弛豫过程的自旋弛豫速率。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京航空航天大学 一种基于瞬态响应计算提升SERF原子磁强计心磁测量带宽的信号处理方法

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