4. 實驗步驟

　　如圖4所示為實驗步驟流程框圖。

圖4 實驗步驟流程框圖

　　實驗采用如下程序進行：

　　（1）傳感器坐標初始化  實驗時將4組三軸磁阻傳感器模塊的空間坐標固定，并記錄下來（即公式（1）中的 ），以待采集完成后帶入公式（1）處理求解計算用。

　?。?）在每次膠囊移動相應(yīng)位置且固定后，記錄下膠囊與各組磁阻傳感器模塊的位置距離，并通過磁阻傳感器模塊中集成的置位/復(fù)位電路來提高傳感器的靈敏度。

　?。?）置位/復(fù)位后磁阻傳感器模塊輸出有效的磁場強度電壓，隨后經(jīng)過電壓放大和采集，送入計算機進行分析處理，根據(jù)前述公式（1）計算出 ，并與步驟（1）中實際記錄距離進行對比分析。

　　5．實驗及結(jié)果分析

　　在實驗中，將4個磁阻傳感器模塊放置于正方體實驗架(0.3mx0.3mx0.2m)的四個頂角，如圖3所示，其初始坐標依次固定為： ， ， ， 。在采集過程中，把膠囊磁矩方向調(diào)整和 軸正向一致，在磁阻傳感器模塊布置平面內(nèi)把膠囊從點 沿直線每隔3cm定位一次且逐步移動到點 ，4個磁阻傳感器模塊在每次定位后依次采集數(shù)據(jù)。如圖5所示，磁阻傳感器模塊A測得的磁場強度不斷下降，磁阻傳感器模塊B、C磁場強度變化趨勢逐漸接近，磁阻傳感器模塊D測得的磁場強度緩慢上升。將實驗數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)對照，發(fā)現(xiàn)兩者誤差在±10%范圍內(nèi)。說明本文設(shè)計的磁阻傳感器模塊組能夠較準確地測出膠囊在運動過程中的磁感應(yīng)強度。

　　同時對于膠囊三個給定位姿狀態(tài)，進行連續(xù)10次計算的結(jié)果。選擇的位姿點為(0.15,0.15,0, ,0)和(0.15,0.15,0, ,0)。圖6為位姿點(0.15,0.15,0, ,0)計算的結(jié)果，由圖中可見，計算的坐標值x , y都在0.15上下波動，誤差在±3%，而 軸坐標值和兩個角度值的計算結(jié)果都非常理想，沒有標出。圖7為位姿點(0.15,0.15,0, ,0)計算的結(jié)果，此時膠囊磁矩方向與 軸角度為30 。從圖中 坐標值波動情況來看，其誤差擴大到了7%，而與 軸夾角坐標誤差為5%，另外兩個參數(shù)的計算結(jié)果很理想。

　　上面的測量實驗和計算結(jié)果表明，設(shè)計的定位檢測系統(tǒng)能夠較準確地測出膠囊在運動過程中的磁感應(yīng)強度，從而準確的定位出膠囊的空間位置和方向。同時應(yīng)當注意的是當膠囊在4組磁阻傳感器模塊測量區(qū)域中部時，其計算結(jié)果精度較高。

　　6.結(jié)論

　　在本文中，作者提出了一種研究該定位技術(shù)的新型實驗系統(tǒng)，利用高靈敏度的磁阻傳感器模塊對微膠囊空間磁場強度進行感應(yīng)采集。原理和實驗都證明了可以通過檢測永磁體空間磁場分布來實現(xiàn)對微型內(nèi)窺鏡膠囊的定位。通過對實驗結(jié)果的分析證明，該定位系統(tǒng)對于膠囊在運動過程中的空間位置和方向的定位具有較高的準確率，可以有效應(yīng)用于微型內(nèi)窺鏡膠囊在體內(nèi)的定位，顯著提高了臨床疾病診斷的準確率。

　　本文作者創(chuàng)新點：采用了高靈敏度的三軸垂直磁阻傳感器模塊，并結(jié)合放大和采集電路對膠囊空間磁場強度進行檢測，實現(xiàn)準確定位。此系統(tǒng)比以往有更大的準確檢測范圍，可達到20-30cm。

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　　作者簡介：  曾昭瑞，男，1979年出生，漢，碩士，主要從事微機電系統(tǒng)設(shè)計研究。Email：zenzhaorui@sohu.com

　　導(dǎo)師簡介：黃平，男，1957年出生，漢，教授，主要從事摩擦學(xué)和微機電系統(tǒng)研究。