[發明專利]一種磁屏蔽室的設計方法及系統

有效

• 申請號: 201710233471.0
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN106845045B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 孔祥燕;王美玲;楊瑞虎;陳威;魯麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;H05K9/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓

本發明提供一種磁屏蔽室的設計方法及系統，包括以下步驟：基于確定的屏蔽空間，構建具有多層屏蔽層的磁屏蔽室的機械模型；基于所述機械模型，根據不同的相鄰屏蔽層的間隔，計算對應的磁屏蔽室內部中心處的屏蔽效能，獲取相鄰屏蔽層的最佳間隔；基于所述機械模型，確定多層屏蔽層的總厚度，計算不同的屏蔽層的厚度比所對應的磁屏蔽室內部中心處的屏蔽效能，獲取各屏蔽層的最佳厚度。本發明的磁屏蔽室的設計方法及系統能夠指導磁屏蔽室的實際搭建，以滿足屏蔽空間內局部高指標的要求，并降低搭建成本，便于實際的推廣使用。

技術領域

本發明涉及磁屏蔽室的技術領域，特別是涉及一種磁屏蔽室的設計方法及系統。

背景技術

赤道附近地磁場的水平分量大約為40毫特斯拉(mT)。地鐵、電梯等磁性物質也會干擾空間中電磁場的大小與分布。復雜的電磁場背景給微弱磁信號的探測造成困難。因此，屏蔽外界磁場干擾，創造近零磁場環境成為進行弱磁探測的首要條件。

坡莫合金指鐵鎳合金，其含鎳量的范圍很廣，在35％－90％之間。坡莫合金的最大特點是具有很高的弱磁場磁導率。它們的飽和磁感應強度一般在0.6T-1.0T之間。坡莫合金的初始磁導率一般為10⁴以上，可有效地屏蔽低頻磁場；鋁作為高電導率的材料可以屏蔽高頻磁場，因此，通常采用坡莫合金與鋁來構建磁屏蔽室。

通常情況下，低頻磁場對弱磁的干擾更為嚴重，而坡莫合金的材料屬性、形狀、尺寸、間隔、開洞都會影響屏蔽室的屏蔽效能。另外，屏蔽材料，如坡莫合金的價格昂貴，搭建一個體積為1m³、開展實驗用的小型屏蔽室，造價都要幾十萬元人民幣。為了獲得較好的屏蔽效能，不可能進行反復的嘗試。

因此，對于特定的磁屏蔽材料，如何設計磁屏蔽室以達到最優的磁屏蔽效能成為一個亟待解決的技術問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種磁屏蔽室的設計方法及系統，通過理論仿真，根據屏蔽空間大小，確定多層屏蔽層的各層厚度和相鄰間隔，并預估屏蔽效能，從而指導磁屏蔽室的實際搭建，以滿足屏蔽空間內局部高指標的要求，并降低搭建成本，便于實際的推廣使用。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種磁屏蔽室的設計方法，包括以下步驟：基于確定的屏蔽空間，構建具有多層屏蔽層的磁屏蔽室的機械模型；基于所述機械模型，根據不同的相鄰屏蔽層的間隔，計算對應的磁屏蔽室內部中心處的屏蔽效能，獲取相鄰屏蔽層的最佳間隔；基于所述機械模型，確定多層屏蔽層的總厚度，計算不同的屏蔽層的厚度比所對應的磁屏蔽室內部中心處的屏蔽效能，獲取各屏蔽層的最佳厚度。

于本發明一實施例中，根據公式計算所述磁屏蔽室內部中心處的屏蔽效能，其中，B_out表示磁屏蔽室外部磁場大小，B_in表示磁屏蔽室內部中心處磁場大小。

于本發明一實施例中，當所述磁屏蔽室包括兩層屏蔽層時，根據公式計算所述磁屏蔽室內部中心處的屏蔽效能，其中，X₁和X₂分別為第1層和第2層的尺寸，μ₁和μ₂分別為第1層和第2層材料的磁導率，t₁和t₂分別為第1層和第2層的厚度，系數k由磁屏蔽室的形狀決定。

于本發明一實施例中，在屏蔽空間確定的情況下，令為一常數，X₁/X₂＝a，則系數k根據推算。

于本發明一實施例中，確定多層屏蔽層的總厚度后，各屏蔽層的最佳厚度相等。

同時，本發明還提供一種磁屏蔽室的設計系統，包括構建模塊、第一獲取模塊和第二獲取模塊；

所述構建模塊用于基于確定的屏蔽空間，構建具有多層屏蔽層的磁屏蔽室的機械模型；