[發明專利]一種用于原子氣室的雙面電加熱片磁場抑制構型設計方法

在審

• 申請號: 202310280451.4
• 申請日: 2023-03-22
• 公開（公告）號: CN116611306A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 陸吉璽;汪惠敏;王淑瑩;逯斐;戚一搏;徐諾舟;全偉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F111/04;G06F119/08
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 吳小燦

1.一種用于原子氣室的雙面電加熱片磁場抑制構型設計方法，其特征在于，利用基于帕雷托排序的NSGA-II算法，對位于氣室對稱面的兩片電加熱片參數進行同時優化設計、得到兩片電加熱片的最優參數組合，實現雙面電加熱片的同時優化走線設計。

2.根據權利要求1所述的用于原子氣室的雙面電加熱片磁場抑制構型設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，建立坐標系，確定兩片加熱基底所在平面和性能評價指標；

步驟2，確定待測參數；

步驟3，建立第1目標函數集合f₁；

步驟4，建立第2目標函數集合f₂；

步驟5，確定各個待測參數的取值范圍，進行最優值求解；

步驟6，進行多次最優值求解，從多組數據中篩選出理想值，從而得到整體加熱構型的具體參數；

步驟7，將各個獨立的加熱線圈連通成整體加熱構型，加熱電流處處同步相等，上片和下片加熱片連通時設計成鏡面對稱結構。

3.根據權利要求2所述的用于原子氣室的雙面電加熱片磁場抑制構型設計方法，其特征在于，所述步驟1中包括：以下片加熱基底幾何中心為原點建立XYZ空間直角坐標系，x軸和y軸處于加熱基底所在平面內，在z＝h的地方選取平行平面作為上片加熱膜的基底，h表示兩片加熱基底之間的距離，h的具體參數由氣室的尺寸大小給出；在氣室的中心區域選取a×a×a的方形區間作為目標區域，目標區域的大小同樣由氣室尺寸決定，在中心區域選取M個目標點P，用多個目標點的值來表征整個目標區域，因此M的取值需要盡可能的大；以兩面加熱片在目標區域即原子氣室的中心區域產生的磁感應強度大小的平均值作為加熱構型的磁場抑制能力的評判標準，以加熱構型在目標點產生和中心點產生的磁感應強度的差值與中心點磁感應強度之比的最大值作為評價磁場均勻性好壞的指標。

4.根據權利要求2所述的用于原子氣室的雙面電加熱片磁場抑制構型設計方法，其特征在于，所述步驟2中包括：加熱構型由在加熱基底所在的z＝0和z＝h平面內的多個方形加熱線圈組成，下片加熱線圈的幾何中心位于原點，上片加熱線圈的集合中心位于(0，0，h)，將各個加熱線圈的半邊長形成的集合L、電流方向集合I以及線圈個數N_i設為待求參數。

5.根據權利要求2所述的用于原子氣室的雙面電加熱片磁場抑制構型設計方法，其特征在于，

其中f₁表示所有目標點磁感應強度的平均值B_avg，因為目標區域是一個空間范圍不具有對稱性，目標點中的磁場具有三個方向的矢量，故而在設計中計算雙面加熱膜在每點的產生的矢量疊加，最后取模求目標區域中數個點的平均值；用f₂的值來判定目標區域的磁場均勻性，表示目標區域中點的磁場和目標中心磁場的偏離程度；j為目標點序號，在目標區域內選取M個P點，記P_j，i為線圈序號，1≤i≤N_i，N_i為正整數，表示第i個雙層方形線圈在目標點P_j點產生的磁場，是矢量。和分別表示為下片第i個方形線圈和上片第i個方形線圈在目標點產生的磁場，L_i為第i個方形線圈的半邊長，I_i為第i個方形線圈的電流方向，I_i取值為+1或-1，分別表示順時針或逆時針的電流方向，L_1i、L_2i分別表下片第i個方形線圈的半邊長和上片第i個方形線圈的半邊長，I_1i、I_2i分別表示下片第i個方形線圈的電流方向和上片第i個方形線圈的電流方向，第N_i為方形線圈的個數，上下片線圈的個數相同，用N_i表示，μ₀為真空磁導率，I是線電流大??；B_j為雙面加熱膜整體構型在目標區域中的任意目標點P_j產生的磁場大小，B₀表示目標區域的中心點的磁場大小。