[發明專利]一種復合式環境干擾磁場屏蔽系統

有效

• 申請號: 201911371938.3
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN110958830B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 張海波;周昌劍;趙文純;竇珂
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團有限公司第七一0研究所
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;H01F7/18;G01R33/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊瀟;廖輝

本發明公開了一種復合式環境干擾磁場屏蔽系統，包括基于多層導磁材料的磁屏蔽室、波動磁場主動補償裝置和地磁主動補償裝置；波動磁場主動補償裝置安裝于基于多層導磁材料的磁屏蔽室外側，所述地磁主動補償裝置安裝于基于多層導磁材料的磁屏蔽室外側，且與波動磁場主動補償裝置共用線圈骨架；波動磁場主動補償裝置輸出與環境干擾磁場中的波動磁場大小相等方向相反的補償磁場，所述地磁主動補償裝置用于補償地磁場。本發明能夠解決非均勻的雜散干擾磁場，提升屏蔽效能。

技術領域

本發明屬于電磁場領域，具體涉及一種復合式環境干擾磁場屏蔽系統。

背景技術

環境干擾磁場主要指由地磁、汽車、地鐵、火車、電梯、電機、變壓器等磁性物體產生的干擾磁場，以及電力線纜產生的50Hz/60Hz工頻磁場及工頻諧波干擾磁場。

對于超導量子磁力儀(SQUID)、感應式磁力儀、堿金屬原子SERF磁力儀等具備超高靈敏度的磁力儀研制和測試，需要極高磁屏蔽系數的磁屏裝置來產生極弱的磁場環境，但是受制于當前磁屏蔽室水平，上述超磁力儀當前實際靈敏度測試指標還與理論指標水平有較大差距。

腦磁圖對腦部損傷的定位診斷比腦電圖更為準確，不受顱骨的影響，圖像清晰易辨，對腦部疾病是一種嶄新的診療手段，為了降低環境磁場對診斷的影響，制作腦磁圖過程中需環境磁場具有極低的剩磁和噪聲，這要求磁場屏蔽裝置對環境干擾磁場有極高的屏蔽能力。

在中子電偶極矩和質子電偶極矩的測量、極化氣體的核自旋共振研究、磁性納米顆粒表征、低場核磁共振等方面也需要極低剩磁和極低磁場噪聲環境這一極端物理條件。

但是傳統的基于多層硅鋼片和坡莫合金等導磁材料的磁屏蔽室內部剩磁一般為幾十納特，而且在低頻段屏蔽系數較低，磁場噪聲較大，總體建設成本非常高，總體指標難以滿足上述要求。主動磁屏蔽系統雖然成本較低，在低頻段具有非常好的屏蔽系數，與屏蔽室形成互補，但是只能屏蔽空間域上均勻的干擾磁場，無法解決非均勻的雜散干擾磁場。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種復合式環境干擾磁場屏蔽系統，能夠解決非均勻的雜散干擾磁場，提升屏蔽效能。

本發明是通過下述技術方案實現的：

一種復合式環境干擾磁場屏蔽系統，包括基于多層導磁材料的磁屏蔽室、波動磁場主動補償裝置和地磁主動補償裝置；

所述波動磁場主動補償裝置安裝于基于多層導磁材料的磁屏蔽室外側，所述地磁主動補償裝置安裝于基于多層導磁材料的磁屏蔽室外側，且與波動磁場主動補償裝置共用線圈骨架；

所述波動磁場主動補償裝置輸出與環境干擾磁場中的波動磁場大小相等方向相反的補償磁場，所述地磁主動補償裝置用于補償地磁場。

進一步地，所述基于多層導磁材料的磁屏蔽室包括主體框架、磁屏蔽板、消磁線纜及消磁電源；

所述主體框架為多層結構，所述磁屏蔽板安裝在主體框架上，消磁線纜穿過磁屏蔽板繞制在磁屏蔽板表面，消磁電源與消磁線纜電連接。

進一步地，所述波動磁場主動補償裝置包括三軸補償線圈、三個單軸低噪聲矢量磁傳感器及磁場補償控制器；

三軸補償線圈的中心軸線相互垂直，且磁場均勻區中心點重疊，三軸補償線圈的三個磁軸分別與磁屏蔽室前后墻面、左右墻面和上下墻面垂直；三個單軸低噪聲矢量磁傳感器分別測量環境磁場在三軸方向的磁場分量，傳遞給磁場補償控制器，從而控制三軸補償線圈所產出的磁場大小。

進一步地，所述磁場補償控制器包括程控高精度基準電壓設置模塊、PI反饋控制模塊及電壓電流轉換模塊，程控高精度基準電壓設置模塊內預置電壓，使目標磁場與環境磁場磁感應強度一致，單軸低噪矢量磁傳感器監測采集到環境磁場在三軸方向的磁場分量后，傳遞給PI反饋控制模塊，經電壓電流轉換模塊轉換后傳出；

以X方向為例，各模塊參數滿足下式：