[發明專利]不均勻磁場的補償方法

無效

• 申請號: 200810239127.3
• 申請日: 2008-12-09
• 公開（公告）號: CN101533701A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 趙曉光
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一四研究所
• 主分類號: H01F5/00
• 分類號: H01F5/00;H01F7/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 張 濤

技術領域

本發明涉及一種使磁場均勻化的技術。

背景技術

在實踐中，由于各種干擾源的存在，磁場往往是不均勻的，這會給工程應用帶來不利影響。例如在對磁場進行測量的情況下需要被測磁場是均勻的，不能存在磁場強度的梯度變化。如果被測磁場存在所述梯度變化，則測量結果會出現誤差，因為測量用傳感器本身具有一定的幾何尺寸，如果磁場存在比較大的梯度變化，則一個傳感器上不同點所處磁場強度就會不同，因此會導致測量結果混亂。這一問題在航空、航天、船舶等對精度要求高的領域更為突出。

因此，需要采取措施消除磁場中存在的梯度變化，目前常采用的方法是采用亥姆霍茲線圈形成的磁場進行補償。亥姆霍茲線圈為如圖1所示的兩組平行共軸的圓形線圈，當兩組線圈通過的電流相反時，在兩組線圈之間產生具有梯度變化的磁場，利用這個具有梯度變化的磁場可以抵消被測磁場的梯度變化，即圖1所示亥姆霍茲線圈產生的磁場的梯度變化的大小與被測磁場需要補償的磁場梯度變化大小相等，梯度變化的方向相反。這種現有的不均勻磁場的補償方法在實踐應用中存在以下問題：線圈材料造成的磁場強度梯度變化總是無論如何調整電流都無法消除。在對磁場精度要求高的測量領域，這些無法消除的磁場強度梯度變化成為阻礙實現測量目的的關鍵問題。

發明內容

為了解決現有技術存在的無法消除被測磁場的磁場強度梯度變化的問題，本發明提供了一種不均勻磁場的補償方法，可以有效解決這一問題。

本發明的技術方案如下：

不均勻磁場的補償方法包括如下步驟：

將磁偶極子產生的磁場補償所述不均勻磁場存在的磁場強度的梯度變化，即將磁偶極子產生的磁場中存在磁場強度梯度變化的某一區域反向疊加于所述不均勻磁場中的待補償區域。

所述待補償區域與所述某一區域，不僅兩者磁場強度梯度變化的方向相反，而且兩者磁場強度梯度變化的大小相等。

所述某一區域符合下列條件：

Δrr<0.1]]>

其中，r為待補償區域到磁偶極子的距離，Δr為磁場強度發生變化方向上兩點間的距離。

所述磁偶極子為電磁線圈。

本發明的技術效果：

具有等值異號的兩個點磁荷構成的系統稱為磁偶極子，比如，一根小磁針就可以視為一個磁偶極子。地磁場也可以看作是由磁偶極子產生的場。磁偶極子產生形如圖2所示的磁場，圖2中心為磁偶極子，橢圓形線圈為磁偶極子產生的磁力線。

本發明采用磁偶極子產生的磁場對不均勻磁場存在的磁場強度梯度進行補償比現有的亥姆霍茲線圈方法具有良好的效果。對比的實驗及結果如下：

對同一被測磁場垂直方向的磁場強度梯度(主要是對于地磁場的影響)進行補償，補償的區域為垂直方向30cm的范圍。采用亥姆霍茲線圈補償后的結果，經測試，被測磁場在所述范圍內仍存留有49993.5nT-50007.5nT的磁場強度梯度，磁場強度梯度差為14nT；采用本發明的方法進行補償后，經測試，被測磁場在所述范圍內的磁場強度梯度為50000.0nT-50001.0nT，磁場強度梯度差為1.0nT。

附圖說明

圖1為亥姆霍茲線圈的原理圖。

圖2為本發明磁偶極子產生的磁場的示意圖。

具體實施方式

磁偶極子產生的磁場中一點的磁感應強度與該點與磁偶極子間的距離r的三次方成反比：

B=μ0m4πr3]]>公式1；

其中B為磁感應強度，μ₀是真空磁導率，m是磁矩。

根據公式1可以將磁偶極子產生的磁場的根據前述大小相等，方向相反的原則補償被測磁場的磁場強度梯度變化。