CN102713655B

CN102713655B - 用于检测信号的设备

Info

Publication number: CN102713655B
Application number: CN201080061826.9A
Authority: CN
Inventors: 戴维·米利亚克
Original assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Current assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: AU2010327357A1; EP2510372A4; EP2510372B1; CN102713655A; ZA201203657B; US20120242340A1; AU2010327357B2; EP2510372A1; CL2012001448A1; WO2011066600A1; US9335390B2

Abstract

一种用于检测来自目标（320）的磁共振信号的设备（100）包括一个用于响应来自目标（320）的磁共振信号的磁共振传感器（110）；以及一个与磁共振传感器（110）电气绝缘的屏蔽构件（130），屏蔽构件（130）相对于磁共振传感器（110）安置，以便在磁共振传感器（110）面向目标（320）时，屏蔽构件（130）在磁共振传感器（110）后面，从而使得磁共振传感器（110）至少部分地不与磁共振信号之外的来源磁性地耦合。

Description

用于检测信号的设备

技术领域

本发明涉及一种适合检测磁共振(MR)信号的设备。

背景技术

基于法拉第定律检测的MR传感器可耦合到射频干扰(RFI)的电场和磁场分量。已知该RFI从自然和人造源发射。电耦合可在传感器结构上的共模电压通过到环境电场(例如由于紧密接近人肢体的RF电场电压和梯度)的电容耦合产生时发生。磁耦合可在RFI磁场穿过用于检测的传感器的孔径时发生。这些磁场可源于远程发射机或近处源例如附近干线线路。

在应用例如医学成像中，电磁屏蔽(例如导电盒或屏蔽室)用于防止外来RFI干扰MR信号。然而，这样的技术不适合MR检测的许多潜在应用。例如，实际上不为松散材料例如在输送机上移动的含矿物材料使用电磁屏蔽，或如果MR检测装置需要是便携式的时候，则不使用电磁屏蔽。

发明内容

在一个方面中，本发明提供一种用于检测来自目标的磁共振信号的设备，包括：

一个用于响应来自目标的磁共振信号的磁共振传感器；以及

一个与该磁共振传感器电气绝缘的屏蔽构件，该屏蔽构件是基本上盘形的以便定义一个凹入侧面和一个相对的凸出侧面并且相对于该磁共振传感器安置，以便在该磁共振传感器面向该目标时，该屏蔽构件在该磁共振传感器后面，从而使得该磁共振传感器至少部分地不与该磁共振信号之外的来源磁性地耦合。

在一个实施方案中，设备进一步包括与屏蔽构件和磁共振传感器电气绝缘的一个磁共振器，磁共振器被适配为将磁场共振并将其向目标分散，从而与磁共振传感器一起至少部分地补偿目标之外的来源的磁耦合。

在一个实施方案中，磁共振传感器被安置在屏蔽构件的凹入侧面上。

在一个实施方案中，磁共振器被安置在屏蔽构件的凸出侧面上。

在一个实施方案中，磁共振传感器被包围在屏蔽构件内。

在一个实施方案中，屏蔽构件由磁共振器围绕。

在一个实施方案中，磁共振传感器包括一个第一调谐元件，该第一调谐元件被适配为将磁共振传感器调谐从而在大约一个预定工作频率下工作；以及

该磁共振器包括一个第二调谐元件，该第二调谐元件被适配为将该磁共振器调谐到低于该预定工作频率的一个共振频率。

在一个实施方案中，磁共振传感器和磁共振器基本圆形。

在一个实施方案中，屏蔽构件的凹陷深度为磁共振传感器直径的至少30％。

在一个实施方案中，屏蔽构件包括多个穿孔。

在一个实施方案中，屏蔽构件由一个网格组成。

在一个实施方案中，磁共振传感器是一条单匝环路或带状电缆。

在一个实施方案中，磁共振传感器是一条多匝环路或带状电缆。

在一个实施方案中，磁共振器是一条单匝环路或带状电缆。

在一个实施方案中，磁共振器是一条多匝环路或带状电缆。

在一个实施方案中，设备包括：

一个输出端；以及

一个隔离电路，该隔离电路被安排在该磁共振传感器和该输出端之间从而在减少电耦合到该磁共振传感器的电能转移到该输出端的同时将电能从该磁共振传感器转移到该输出端。

在一个实施方案中，设备进一步包括连接到隔离电路和输出端的一个补偿电路，从而补偿由隔离电路内的电耦合所导致的电能。

在一个实施方案中，隔离电路是一个隔离变压器。

在一个实施方案中，隔离变压器包括：

一个连接到该磁共振传感器的初级绕组；以及

连接到该输出端的一个次级绕组，该次级绕组被参考为系统电压。

在一个实施方案中，补偿电路包括：

一个连接到隔离变压器的初级绕组的电容器；以及

一个连接到电容器的电压反相电路。

在一个实施方案中，电容器沿隔离变压器的初级绕组的长度被中途连接。

在一个实施方案中，反相电路是具有反馈电绕组的一个1:1阻抗比变压器。

在一个实施方案中，磁共振传感器包括一个电感器和至少一个电容器。

在一个实施方案中，存在偶数个电容器相对于电感器对称安排。

在一个实施方案中，电感器是一个单匝电感环路或带状电缆。

在一个实施方案中，电感器是一条多匝电感线圈。

在一个实施方案中，设备包括接近磁共振传感器但与其绝缘的至少一对电压分布电极，每对电压分布电极都相对于由延伸穿过隔离电路的磁共振传感器的一条中线定义的一条对称线被对称安排，电压分布电极被电气连接从而形成等电位。

在一个实施方案中，至少一对电压分布电极由跨磁共振传感器的一个孔径延伸的一个电气连接器连接。

在一个实施方案中，电压分布电极由沿磁共振传感器的一个边缘延伸的一个电气连接器链接。

在一个实施方案中，具有至少两对电压分布电极，并且电极中的一些由在邻近电极之间延伸的电气连接器链接。

在一个实施方案中，每个电压分布电极的厚度小于形成每个电压分布电极的材料的电气趋肤深度。

在一个实施方案中，每个电压分布电极的表面都从磁共振传感器均匀隔开。

在另一个方面中，本发明提供一种用于检测来自目标的磁共振信号的设备，包括：

一个用于响应来自目标的磁共振信号的磁共振传感器；以及

一个与该磁共振传感器电气绝缘的屏蔽构件，该屏蔽构件相对于磁共振传感器安置，以便在磁共振传感器面向目标时，该屏蔽构件在磁共振传感器后面，从而使得磁共振传感器至少部分地不与磁共振信号之外的来源磁性地耦合。

在一个实施方案中，屏蔽构件基本平坦。

在一个实施方案中，屏蔽构件基本盘形以便定义一个凹入侧面和一个相反的凸出侧面。

在一个实施方案中，电感器是一条多匝电感线圈。

在一个实施方案中，每个电压分布电极都从磁共振传感器均匀隔开。

在另一个方面中，本发明提供了一种用于检测磁共振信号的设备，包括：

一个被安排为响应磁共振信号的磁共振传感器；

一个输出端；以及

在一个实施方案中，隔离电路是一个隔离变压器。

在一个实施方案中，隔离变压器包括：

一个连接到该磁共振传感器的初级绕组；以及

在一个实施方案中，补偿电路包括：

一个连接到该隔离变压器的该初级绕组的电容器；以及

一个连接到该电容器的电压反相电路。

在一个实施方案中，这些电容器的每一个都相对于电感器对称安排。

在一个实施方案中，电感器是一条多匝电感线圈。

附图说明

图1是一种用于检测磁共振信号的设备的透视图；

图2是图1中所示的设备的剖面图；

图3是一种用于检测磁共振信号的替代设备的剖面图；

图4是用于检测磁共振信号的设备的框图；

图5是图4中所示的设备的电路图；

图6是图5中所示的隔离电路的电路图；

图7是一个替代磁共振传感器的电路图；

图8示出了设备相对于一个目标的一种典型关系；

图9示出了具有穿孔的一个屏蔽构件的实例；

图10A和10B示出了包括一组浮动电极的一个磁共振器的一个第一实例；以及

图11A和11B示出了包括一组浮动电极的一个磁共振器的一个第二实例。

具体实施方式

这里术语“磁共振”(MR)是指核磁共振(NMR)和核四极矩共振(NQR)。NMR和NQR是在材料的测量和表征中具有广泛应用的方法。这些方法通常用作实验室工具从而研究键合与分子结构。它们还用于矿物和其它物质例如麻醉剂或爆炸物的实时检测和表征。具有许多种NMR和NQR；例如在磁性有序材料中的零场NMR；或双共振NQR。为本说明的目的，NMR或NQR的全部子类被包括在术语“磁共振”中。

参考附图，示出了一种适合检测磁共振信号的设备，包括被安排为响应磁共振信号的一个磁共振传感器。设备具有用于在磁共振传感器上减少磁耦合和电耦合效应的部件。本领域技术人员将认识到尽管解决磁耦合和电耦合是有利的，磁共振传感器的性能改善也可由仅解决它们的一个来获得。

这里，“电耦合”是指其中不希望的输出端电压主要由干扰电场来驱动的状况。这里，“磁耦合”是指其中不希望的端电压主要由干扰磁场来驱动的替代或另外情况。严格来说，对于非零频率扰动，干扰磁场和电场在任何情况下通过麦克斯韦方程组被连接。然而，术语“电耦合”和“磁耦合”仍在例如对干扰问题的准静态近似中有意义。

电耦合可以例如当传感器结构上的共模电压通过到环境电场的电容连接产生时发生。由于在传感器端子每个侧面上的不对称阻抗分布，这些电压可导致传感器端电压。可替代地，电场梯度可以有助于形成端电压，即使在端子的对称阻抗分布的情况下。电耦合的问题在紧密接近可支持显著RF电场电压和梯度的人肢体中尤其严重。

磁耦合在射频干扰(RFI)磁场穿过用于法拉第检测的传感器的孔径时发生。这些磁场可以原先从定位在远场中的远程发射机发射。在此情况下用于检测的电感器相当于一个小型环状天线接收机。其它近处源也可有助于RFI磁场，例如附近干线线路。

在图1到11的实施方案中，与在大多数MR测量中相同，采用来自MR传感器的射频(RF)电磁近场来激励材料中的共振。即，在一个实施方案中，与在本领域中已知的许多应用相同，MR传感器可用于激励和检测MR信号。本领域技术人员已知提供材料中共振的激励和MR信号检测的传感器的配置。然而，在其中材料中共振的激励由其它设备提供的情况下，实施方案可仅用于检测MR信号。

根据应用，传感器RF近场能够以离散脉冲的形式或作为连续波(CW)激励而应用于材料。材料的响应可以被认为是具有相关RF磁场的时变磁化强度。因此，由所应用的刺激由于样本磁化强度而激励的RF场冲击传感器的近场区，并且在传感器的输出端形成电压。这些端电压与穿过传感器孔隙的磁通量的时间率变化成比例，因此能够检测和处理磁共振信号。

图1是展示了该实施方案的用于检测磁共振信号的设备100的物理安排的示意透视图。在图1中所示的物理安排的目的是减少由磁耦合所导致的干扰。

图8是其中目标样本是在输送机310上的材料320的一个应用中的设备的示意平面图，其示出了设备100如同由箭头A一般所指示的那样而面向目标样本。设备100包括被适配为响应磁共振信号的一个磁共振传感器110、与MR传感器110电气绝缘并被适配为使得磁共振传感器不受磁耦合影响的一个屏蔽构件130，以及与屏蔽构件130和磁共振传感器110电气绝缘的一个磁共振器150。

将认识到设备100的元件设立使耦合到设备的特别部件的磁源的效应减轻能够归因的一个参考系。即，在磁共振传感器110面向目标时，屏蔽构件130在磁共振传感器后面，从而使得磁共振传感器110与与来自目标的磁共振信号之外的来源磁性地耦合。不或不可由屏蔽构件130阻塞的磁耦合由磁共振器150如下面进一步描述的那样至少部分补偿。

在该实施方案中，磁共振传感器110是具有第一调谐元件115和输出电路的一个圆形单匝电感环路。当磁共振传感器110和屏蔽构件130之间的位移固定在一个给定配置时，第一调谐元件将磁共振传感器110调谐到大约或靠近一个期望或预定磁共振工作频率。第一调谐元件115也使期望激励能够被传递。这样的第一调谐元件在本领域中良好理解并因此不在这里描述。输出端允许获得一个磁共振信号电压。

本领域技术人员将认识到磁共振传感器110不需要是一条圆形单匝环路。例如，磁共振传感器的形状可以不同和/或可以是一条多匝环路或一条带状电缆等。本领域技术人员将认识到数个因素将影响MR传感器110类型和形状的选择，包括MR传感器的期望工作频率和/或MR传感器的应用。例如在较低频率，由于多匝环路减小了所需的调谐电容的物理大小，因此多匝环路是有利的。相似地，如果装置是一个手持装置，那么一个更狭长的形状而不是一个圆形可以是优选的，以便装置的整个尺寸不笨重。

在图1中，屏蔽构件130是一个盘形、圆形导电构件。然而设想屏蔽构件不需要是圆形，但在替代实施方案中可以是椭圆形或矩形从而匹配或补偿MR传感器的形状。磁共振器150是具有第二调谐元件155的一个圆形单匝环路，第二调谐元件155被适配为调谐磁共振器150，从而在磁共振器150电气绝缘时展现低于期望或预定磁共振工作频率的一个共振频率。如同MR传感器，在其它实施方案中，磁共振器150也可以是多匝线圈或一个非圆形电感器。

在图1的设备100中，屏蔽构件130轮缘周围的直径超过磁共振传感器110的直径。然而本领域技术人员将认识到如果需要较少“屏蔽”，那么屏蔽构件130轮缘周围的直径也可约等于磁共振传感器110的直径。在图1的设备中，磁共振器150的直径约等于屏蔽构件130轮缘周围的直径。然而，本领域技术人员将认识到磁共振器150的直径可以超过屏蔽构件130轮缘周围的直径从而提供更大共振补偿。

磁共振传感器110被暴露，从而使得电感环路的一个侧面可面向目标从而检测来自传感器的非屏蔽侧面的磁共振信号。屏蔽构件130被安置在磁共振传感器110后面，从而使得屏蔽构件130的凸出侧面可以使得磁共振传感器110不与来自目标的磁共振信号之外的来源的磁性地耦合。磁共振器150被安置在屏蔽构件130后面，从而使得它可以将磁场向目标(并因此MR传感器110)分散，从而至少部分补偿可以在目标之外的来源和磁共振传感器之间发生的任何磁耦合。

因此，在使用中，设备100指向一个目标样本320，从而使得磁共振传感器的一个侧面面向目标320，以检测来自目标的磁共振信号。通过将设备指向目标，磁共振传感器110响应来自目标320的磁共振。一般说来，响应可以被认为是具有相关RF磁场的时变磁化强度，该相关RF磁场冲击磁共振传感器110的一个近场区。端电压与穿过磁共振传感器孔隙的磁通量的时间率变化成比例。

在图2中展示了设备100的剖面图，其示出了屏蔽构件130是盘形。屏蔽构件130因此具有一个凹入侧面和一个相反凸出侧面。如果屏蔽构件的凹陷深度为磁共振传感器的直径的30％，那么它是有利的。由于盘形屏蔽构件提供的凹度在信号的传输和接收期间减少了有待在屏蔽构件中发展的涡电流的电位，由此维持MR传感器的传输效率(每单位可用功率的通量)和接收效率(由目标样本产生的一个给定通量的在传感器端子的输出功率)，因此该凹度是有利的。

在该实施方案中，磁共振传感器110、屏蔽构件130和磁共振器150以对称“堆叠”安排的方式被安排，以便按干扰场为磁耦合提供高度抑制。屏蔽构件的传导性和厚度如此以便其显著排斥入射磁场透过屏蔽构件壁。在该方面中，将认识到屏蔽构件减少了干扰场的效应但不(并且不需要)完全抑制它们的效应。

磁共振传感器110以在磁共振传感器110和屏蔽构件130之间具有一个缝隙的方式被安置，从而使得该两者相互电气绝缘。在一个实施方案中，该缝隙可由不导电材料例如一块或多块有机玻璃板创造。然而，本领域技术人员将认识到任何合适的不导电分离器可被用于将磁共振传感器110和屏蔽构件130电气分离，而且该分离器可采取平板或支架的形式，例如在MR传感器110和屏蔽构件130之间的一系列腿形构件。磁共振器150以在磁共振器150和屏蔽构件130之间也具有一个缝隙的方式相似安置，从而使得该两者再次由一种合适的不导电材料电气绝缘。实际上，由试错法通过将磁共振器向屏蔽构件移动或移动离开屏蔽构件(当设备不以另外方式操作时在一个受控制环境中)，并确定其中磁共振器的共振将任何不期望的磁耦合“无效”的一个点，即，通过确定什么位移将屏蔽构件130没有阻塞的不希望磁耦合最小化来确定在磁共振器150和屏蔽构件130之间的位移。一旦位移被确定，那么磁共振器被固定在该距离，例如用支架固定。将认识到一旦距离已经为一组特别部件和工作频率而确定，它可以被复制。固定磁共振器位置的一个替代方法是将磁共振器设定在通过试错法过程提供一个近似零位的位置。磁共振器的调谐可然后在确定的位置中被修饰从而获得一个改善的零位。

本领域技术人员将认识到屏蔽构件130的凹度和磁共振传感器110与屏蔽构件130之间的位移可以根据各种因素变化，包括磁共振传感器110的期望量灵敏度、由磁共振传感器110感测的磁共振响应的质量，以及抗磁共振传感器110之间的磁耦合所需要的期望屏蔽量等。本领域技术人员将认识到在磁共振传感器150和屏蔽构件130之间的位移也取决于包括所需要的共振补偿量的数个因素。设想屏蔽构件轮缘到磁共振传感器的位移可根据RFI耦合抑制的期望特征而变化。

在图3中展示了用于检测磁共振信号101的一个这样的替代设备的剖面图。设备也包括一个磁共振传感器111、一个屏蔽构件131和一个磁共振器151。

在该实施方案中，屏蔽构件131也是盘形，但屏蔽构件131的凹度比图2中所示的实施方案大得多。

在该实施方案中，磁共振传感器111的直径小于屏蔽构件131轮缘的直径。磁共振传感器111相对于屏蔽构件131安置，以便屏蔽构件131包围磁共振传感器111。

如在图3中所示，磁共振器151的直径超过屏蔽构件131轮缘的直径。磁共振器151相对于屏蔽构件131安置，以便磁共振器151环绕屏蔽构件131。

因此，将认识到设备100、101能够检测磁共振信号，即使源于远程发射机或附近干线线路的磁场存在。也将认识到尽管大多数优点得自屏蔽构件和共振器的组合，但一些优点可在仅具有它们的一个的一种设备中特别是通过使用具有凹度的一个屏蔽构件来获得。

本领域技术人员将认识到设备的具体构造将在实现方式中变化。在适合扫描小型物件的一个实例设备中，磁共振传感器可从具有108mm直径的一个单环路形成，屏蔽构件可以是碗形并具有136mm的直径，以及磁共振器可以是具有160mm直径的一条带状电缆。元件被安排以便总堆叠高度为59mm。

图4是展示设备实施方案的电路部件的框图，其示出了用于减少电耦合的部件。由于其未电耦合到MR传感器110，因此图4没有示出屏蔽构件130或磁共振器。本领域技术人员将认识到尽管用于减少电耦合的组件被描述为与图2的MR传感器安排组合使用，但它们可被分离采用。

在图4的框图中，物理磁传感器110的电路等效物是磁共振传感器电路210。因此，设备100包括被适配为响应磁共振信号的一个磁共振传感器电路210、一个输出端250、一个隔离电路230和一个补偿电路280，隔离电路230在磁共振传感器电路210和输出端250之间安排，以在减少电耦合到磁共振传感器电路210的电能转移到输出端250的同时从磁共振传感器电路210转移电能到输出端250，补偿电路280连接到隔离电路230和输出端250从而补偿由绝缘电路230内的电耦合所导致的电能。

在图5中展示了设备100的一个示范电路图。在图6中示出了设备100的隔离电路230的详图。

如在图5中所示，磁共振传感器电路210包括连接到用于调谐线圈的一个匹配网络的一个电感线圈214。在另一实例中，电感线圈也可以是具有高对称性的一个单匝环路。在该实施方案中，匹配网络包括一个电容器218。本领域技术人员将认识到匹配网络可根据期望的工作特征例如期望的磁共振工作频率而包括不同元件。无关于匹配网络中元件的数目，如果元件在电感线圈214的每个侧面之间近似平衡，即高度对称，那么它是有利的。在图5中，隔离电路230是一个隔离变压器。在图6中提供了隔离电路230的详图，其示出了隔离变压器的初级绕组234被连接到匹配网络218。隔离变压器的次级绕组238被连接到输出端250并被参考为接地。本领域技术人员将认识到次级绕组可被参考为任何系统电压，而且隔离变压器也可服务于阻抗匹配变换的目的。

在该实施方案中，隔离变压器运作从而将磁共振传感器电路210的有源元件(即电感线圈214和匹配网络218)电气“浮动”。变压器的初级绕组234与这些元件一起浮动。这样，磁共振传感器电路210和初级绕组234可上升到可防止磁共振传感器210和外部电压源之间的电流的电压。因此，即使磁共振传感器电路210具有一个显著共模电压(其可以通过到环境电场的电容耦合在MR传感器上产生)，由隔离变压器给予的隔离减少该电压的量(或防止该电压的一部分)出现在输出端250。

在图5中所展示的补偿电路280包括一个电容器288和连接到该电容器的一个电压反相电路284。在该实施方案中，电容器288沿隔离变压器230的初级绕组234的长度经一个中途分接头236被中途连接。(在实际条件中，该电容器可以不在沿初级绕组234长度的精确中途的一个点将隔离变压器的初级绕组234分接，同时仍充分运作从而提供补偿。)本领域技术人员将认识到电容器288的电容值可被设定为将由在输出端处的电耦合所导致的任何电压最小化。在图5的设备中，电压反向电路284是具有被直接连接到输出端的反馈电绕组的一个1:1阻抗比变压器。本领域技术人员将认识到也可使用其它电压反相装置，例如放大器电路。

补偿电路280补偿隔离变压器的初级和次级绕组234、238之间因为中间绕组电容所导致的不完全隔离。具体地，补偿电路280通过减少传输通过变压器的共模电流来补偿不完全隔离。在该实施方案中，如果通过连接到中途分接头236的电感器288的电流具有与中间绕组电容中电流相似的量值，那么在输出端处的另外不希望共模电压的抵消可以发生。设想其它补偿或“中和”技术也可被用于在输出端上相似限制共模电流的效应。进一步地，将认识到一些优点通过在没有补偿电路的情况下使用隔离电路来获得。

图7是一个替代MR共振传感器211的电路图。MR共振传感器211包括相对于电感线圈215对称安排的一个电感线圈215和电容器219A、219B、219C。在该实施方案中，电感线圈215是多匝线圈。然而，设想也可被使用一个圆形单匝环路或具有高对称性和低阻抗从而允许单匝设计并具有对场梯度的低灵敏度的任何设计。

本申请的一个或多个实施方案可被用于广泛种类的应用。例如，一个实施方案可被用于在开放工厂环境(例如输送机、泥浆系统、钻孔或岩壁)中检测松散材料中的具体矿物、实时检测人携带或在包中携带的麻醉剂和爆炸物，以及测量并表征实验室中的材料从而研究键合与分子结构。

在一个替代实施方案中，设想屏蔽构件可以较平坦从而平坦或接近平坦。设想由于这样的平坦屏蔽构件配置，磁共振传感器将被更靠近屏蔽构件安置，从而获得高抗干扰并以便确保磁共振传感器基本上对磁共振器不灵敏。例如，设想在与磁共振传感器相对于一个盘形屏蔽构件配置中的屏蔽构件的安置比较时，磁共振传感器将被更靠近平坦屏蔽构件配置中的屏蔽构件安置。该紧密接近导致在信号传输和接收期间平板中涡电流相对于具有凹度的屏蔽构件显著增加。这些涡电流导致相对于上面的盘形板降低传输效率并也降低接收效率的损失(由减少的目标样本产生的给定通量的在传感器端子的输出功率)。涡电流的增加是系统中的另外损失。集总无功元件的损失可由电抗(并因此MR传感器)的“质量”指定。该质量可被定义为存储能量和电抗中每循环耗散的能量的比。

因此，这样的实施方案更适合其中具有MR传感器的高可用功率，或其中传输通量通过另一“激励器”被提供，即不由MR传感器提供的应用。

在一些实施方案中，屏蔽构件具有一些穿孔从而增加磁共振传感器和磁共振器之间的磁耦合是有利的。由该机制控制的耦合允许设备的元件之间的间隔变化，用明智的元件间隔导致改善的灵敏度。穿孔可采取圆孔或其它形状孔的形式，从而允许另外磁通量穿过磁共振传感器和磁共振器，由此修改这些元件之间的连接。孔的间隔可以用网格的形式被规则安排。孔也可以在一个阵列中被安排。图9示出了其中屏蔽构件900含穿孔910的实施方案的一个例子。根据该实施方案，穿孔可覆盖表面积的高达50％。

在其它实施方案中，一个筛型网格是可能的，但网格可在导电元件被平坦化并存在比通常关联一个筛网的面积更大面积的情况下被采用。在其它实施方案中，网格可由一种支承材料承载的导电材料形成，例如通过编织进入一个织物来形成。实际上一种粘合型网格(其中金属跨接具有物理粘合而不仅是接触)是最有利的。

在其它实施方案中，上述设备被修改从而提供跨磁共振传感器的不对称施加电压的效应减轻。不对称电压可以例如在安置传感器的一个侧面比传感器的另一侧面更紧密接近一个电压干扰时发生。不对称电压分布可驱动不等电流通过隔离电路，导致一个明显的磁共振信号。为抵消该效应，多个浮动电极(即不与磁共振传感器、屏蔽构件或磁共振器物理接触的电极)被接近磁共振传感器紧密接近放置从而形成等电位。由于并入了一个隔离电路，因此一个对称轴穿过磁共振器110的中线存在，该中线通过隔离电路230的中心和磁共振传感器上的相反点定义，在图10A和图11A中被示作直线A-A。被参考该对称线相互相对布置的电极由导线或带状电缆相互联结。

图10A和10B示出了一个实施方案，其中将相对相反电极160联结的导线165穿过磁共振传感器110的孔径180。

图11A和11B示出了一个替代实施方案，其中电极160由薄导线170沿传感器110的边缘顺序链接。在该实例中，导线直径必须小于磁共振传感器的最小半径。

在另一实施方案中，导线组合穿过孔径和将连续电极联结的导线段，从而使等电位能够跨多个电极结构形成。

在这样的安排中，每个电极和磁共振传感器之间的电容大于电极和干扰电压源之间的电容。将电极联结的导线的阻抗小于电极-传感器电感。在这些境况下，导电联结的电极基本充当一个单独等电位。由于电极跨对称轴被联结，因此电极运作从而跨磁共振传感器提供一个对称电压分布。该对称电压分布随后由隔离电路和补偿电路排斥(在采用补偿电路的实施方案中)。多个电极不可以用一个单独浮动电极代替；在电极之间维持一些不连续性是重要的。

如果电极由厚度比材料电气趋肤深度小得多的材料制作那么这是有利的。这在电极中减少损耗。如果电极被成形从而符合平行于磁共振传感器表面的一个表面，那么这也是有益的。即，如果电压分布电极的表面从磁共振传感器的表面不均匀隔开。这在电极中减少电流邻近效应。

电极与同时采用隔离电路的实施方案有利地进行组合，并任选与也采用补偿电路的实施方案有利地进行组合。将认识到隔离和补偿电路不为有用操作需要电极安排。

本领域技术人员将认识到可对上面实施方案做出数个变化。特别地，将认识到上面部件的子集可以在替代实施方案中组合。

在以下的权利要求和本发明的前续描述中，除了由于明确语言或必需暗示的原因语境要求其它方式以外，词语“包括”或变化例如“包含”或“正在包括”以包含在内的意义来使用，即指明了状态特征的存在，但不排除在本发明的不同实施方案中进一步特征的存在和附加。

应当理解，如果本文在此参考任何现有技术出版物，这种参考并不认为该出版物在澳大利亚或任何其他国家构成本领域内普通常识的一部分。

Claims

1.一种用于检测来自目标的磁共振信号的设备，包括：

磁共振传感器，其用于通过响应来自目标的磁共振信号以输出磁共振信号电压来对所述磁共振信号进行法拉第检测；

导电的屏蔽构件，其与所述磁共振传感器电气绝缘，所述屏蔽构件是盘形的以便定义一个凹入侧面和一个相对的凸出侧面并且相对于所述磁共振传感器安置，且所述磁共振传感器位于所述屏蔽构件的所述凹入侧面上，以便在所述磁共振传感器面向所述目标时，所述屏蔽构件在所述磁共振传感器后面，从而使得所述磁共振传感器至少部分地不与所述磁共振信号之外的干扰磁场的来源磁性地耦合；和

磁共振器，所述磁共振器分别与所述屏蔽构件和所述磁共振传感器两者电气绝缘，所述磁共振器被安置在所述屏蔽构件的所述凸出侧面上，且所述磁共振器被布置为将磁场共振并将所述磁场向所述目标分散，从而与所述磁共振传感器一起至少部分补偿所述目标之外的干扰磁场的来源的磁耦合。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述磁共振传感器通过定位在所述屏蔽构件的凹入侧面的凹度内而被包围在所述屏蔽构件内。

3.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其中通过所述磁共振器具有大于所述屏蔽构件的直径的方式，所述屏蔽构件由所述磁共振器围绕。

4.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其中

所述磁共振传感器包括一个第一调谐元件，用于调谐所述磁共振传感器从而在一个预定工作频率下工作；以及

所述磁共振器包括一个第二调谐元件，用于将所述磁共振器调谐到低于所述预定工作频率的一个共振频率。

5.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所述磁共振传感器和所述磁共振器是圆形的。

6.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所述屏蔽构件包括多个穿孔。

7.如权利要求1或权利要求2所述的设备，包括：

一个输出端，其用于输出所述磁共振信号电压；以及

一个隔离电路，所述隔离电路被安排在所述磁共振传感器和所述输出端之间从而在减少通过干扰电场电耦合到所述磁共振传感器的电能转移到所述输出端的同时将响应于所述磁共振信号的电能从所述磁共振传感器转移到所述输出端。

8.如权利要求7所述的设备，进一步包括连接到所述隔离电路和所述输出端的一个补偿电路，从而补偿由干扰电场在所述隔离电路内的电耦合所导致的电能。

9.如权利要求7所述的设备，其中所述隔离电路是一个隔离变压器。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述隔离变压器包括：

一个连接到所述磁共振传感器的初级绕组；以及

连接到所述输出端的一个次级绕组，所述次级绕组被参考为系统电压。

11.如权利要求8所述的设备，其中所述补偿电路包括：

一个连接到所述隔离电路的初级绕组的电容器；以及

一个连接到所述电容器的电压反相电路。

12.如权利要求9所述的设备，包括接近所述磁共振传感器但与其电绝缘的至少一对电压分布电极，每对电压分布电极都相对于由延伸穿过所述隔离电路的所述磁共振传感器的一条中线定义的一条对称线而对称地安排，这些电压分布电极被电气连接从而形成等电位。

13.如权利要求12所述的设备，其中至少一对电压分布电极由跨所述磁共振传感器的一个孔径延伸的一个电气连接器所连接。

14.如权利要求12所述的设备，其中每个电压分布电极的厚度小于形成每个电压分布电极的材料的电气趋肤深度。

15.如权利要求12所述的设备，其中每个电压分布电极的表面都从所述磁共振传感器均匀隔开。