[發(fā)明專利]一種SERF磁場測量裝置的一體化低噪聲磁屏蔽與磁補(bǔ)償裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811075297.2
• 申請(qǐng)日: 2018-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN109188318A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房建成;楊可;陸吉璽;丁銘;馬丹躍;趙俊鵬;劉剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R33/07
• 分類號(hào): G01R33/07
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明;賈玉忠

本發(fā)明公開了一種SERF磁場測量裝置的一體化低噪聲磁屏蔽與磁補(bǔ)償裝置，針對(duì)SERF磁場測量裝置表頭部分需要零磁環(huán)境且其內(nèi)部器件需要高溫加熱，將真空、水冷、主動(dòng)磁補(bǔ)償與低噪聲磁屏蔽桶進(jìn)行了一體化設(shè)計(jì)，盡可能減小裝置體積，減小內(nèi)部高溫加熱對(duì)外界氣流以及磁屏蔽的影響，同時(shí)還可以主動(dòng)補(bǔ)償內(nèi)部剩磁，本發(fā)明減小了原子磁場測量裝置內(nèi)部加熱部件高溫對(duì)外界環(huán)境及磁屏蔽的影響，增強(qiáng)了磁屏蔽的穩(wěn)定性，相互之間配合緊密，振動(dòng)影響小，增強(qiáng)了可靠性，節(jié)省了空間，為SERF磁場測量裝置提供了一個(gè)穩(wěn)定的低噪聲的零磁環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種SERF磁場測量裝置的一體化低噪聲磁屏蔽與磁補(bǔ)償裝置，屬于磁屏蔽技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于SERF磁場測量裝置，也可用于原子自旋慣性測量裝置中。

背景技術(shù)

超高靈敏度的磁場測量裝置高度依賴測量所處磁場環(huán)境，需要高性能磁屏蔽桶隔離外界磁場干擾從而提供一個(gè)穩(wěn)定的磁場環(huán)境。簡要介紹一下SERF磁場測量裝置，SERF磁場測量裝置的測量靈敏度受限于最內(nèi)層磁屏蔽材料帶來的磁場噪聲，因此為了實(shí)現(xiàn)亞飛特量級(jí)的磁場測量靈敏度，需要使用鐵氧體屏蔽桶作為內(nèi)層磁屏蔽，鐵氧體材料具有較高的磁導(dǎo)率(ρ～1Ωm)，并且相對(duì)于傳統(tǒng)用于磁屏蔽的坡莫合金有較高的電阻率，其屏蔽后具有更低的磁噪聲。但鐵氧體材料的溫度系數(shù)較大，隨著溫度的變化其磁導(dǎo)率會(huì)產(chǎn)生較大的變化，繼而會(huì)影響其磁屏蔽性能。SERF原子磁強(qiáng)計(jì)表頭的氣室需加熱到高溫，極易影響鐵氧體屏蔽桶的磁屏蔽性能。而傳統(tǒng)的磁屏蔽與磁補(bǔ)償裝置或是將分立的真空系統(tǒng)、磁屏蔽桶、水冷系統(tǒng)、主動(dòng)磁補(bǔ)償勻場線圈、主動(dòng)磁補(bǔ)償梯度線圈、消磁線圈等結(jié)構(gòu)分層獨(dú)立安裝，導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，相互之間容易產(chǎn)生耦合影響，或是缺乏其中一些功能，如真空系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、主動(dòng)磁補(bǔ)償梯度線圈、溫度反饋等，導(dǎo)致難以滿足系統(tǒng)的要求，因此會(huì)對(duì)裝置的總體性能造成影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服內(nèi)部加熱部件產(chǎn)生的熱量對(duì)于磁屏蔽桶磁屏蔽性能及周圍環(huán)境的影響，解決各分立部件之間的相互串?dāng)_，提出一種SERF磁場測量裝置的一體化低噪聲磁屏蔽與磁補(bǔ)償裝置，減小了原子磁強(qiáng)計(jì)內(nèi)部加熱部件高溫對(duì)外界環(huán)境及磁屏蔽的影響，增強(qiáng)了磁屏蔽裝置的穩(wěn)定性，為原子磁強(qiáng)計(jì)提供一個(gè)穩(wěn)定的低噪聲的磁屏蔽環(huán)境。

本發(fā)明提供了一種SERF磁場測量裝置的一體化低噪聲磁屏蔽與磁補(bǔ)償裝置，該裝置包括真空腔1、主動(dòng)磁補(bǔ)償薄膜線圈2、水冷管3、低噪聲磁屏蔽桶4、夾具5、消磁線圈6、溫度傳感器7；其中真空腔1包括真空腔體11、真空通光管12、真空管13；夾具5包括上蓋51、下底52和拉桿53；真空腔1位于整個(gè)裝置的最內(nèi)層，為內(nèi)部空間提供真空環(huán)境；在真空腔體11外壁上粘貼主動(dòng)磁補(bǔ)償薄膜線圈2，可以對(duì)內(nèi)部空間剩磁進(jìn)行主動(dòng)補(bǔ)償；水冷管3緊密纏繞在主動(dòng)磁補(bǔ)償薄膜線圈2上，用于隔絕使用中內(nèi)部放置的加熱器件產(chǎn)生的熱量；低噪聲磁屏蔽桶4在最外層，為內(nèi)部空間提供無磁環(huán)境；整個(gè)裝置由帶拉桿的夾具5進(jìn)行緊固；消磁線圈6通過夾具以及低噪聲磁屏蔽桶4上下蓋中開孔內(nèi)外纏繞在低噪聲磁屏蔽桶4上，內(nèi)部走線位于水冷管3與低噪聲磁屏蔽桶4之間的縫隙中；溫度傳感器7緊密粘貼在低噪聲屏蔽桶4外壁中部，用于監(jiān)測低噪聲磁屏蔽桶4溫度，用于反饋水冷機(jī)進(jìn)行溫度控制。

上述的一種SERF磁場測量裝置的一體化低噪聲磁屏蔽與磁補(bǔ)償裝置，真空腔體11為內(nèi)部空間提供真空環(huán)境和支撐結(jié)構(gòu)，真空通光管12為通過的激光提供真空光路，真空管13外接真空泵組。

上述的一種SERF磁場測量裝置的一體化低噪聲磁屏蔽與磁補(bǔ)償裝置，主動(dòng)磁補(bǔ)償薄膜線圈2是采用FPC柔性電路板工藝制作的柔性線圈，一共兩組線圈，包括一組三軸勻場線圈和一組三軸梯度線圈，粘貼在真空腔體11外壁上；主動(dòng)磁補(bǔ)償薄膜線圈2連接低噪聲的信號(hào)發(fā)生器，通過測量SERF磁場測量裝置的原子信號(hào)，信號(hào)發(fā)生器驅(qū)動(dòng)線圈可以實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部環(huán)境的剩磁進(jìn)行閉環(huán)主動(dòng)磁補(bǔ)償，三軸勻場線圈用于補(bǔ)償內(nèi)部的剩磁，從而使內(nèi)部環(huán)境磁場盡可能接近于零，并且使用三軸梯度線圈對(duì)梯度磁場進(jìn)行補(bǔ)償，可以提供較大的磁場均勻區(qū)。