CN101762792A - 超低磁空间与磁场复现的集成装置 - Google Patents

Abstract

一种能建立超低磁空间和复现三维磁场空间的集成装置，涉及磁空间技术领域。应用于物理学、地学、航空航天、生物医学工程、国防科技等领域。本发明是一种屏蔽室与三维线圈套装的磁空间装置，其屏蔽室用高磁导材料构筑，骨架采用非金属无磁性材料制作，其三维线圈系统以亥姆霍兹为基本，其屏蔽室为立方体，开门或凸道式或折道式；屏蔽室内装配三维线圈系统，并匹配补偿绕组和反向制衡线圈。本发明不仅可以衰弱环境场强度，而且可以改善环境场的梯度，使线圈系统的均匀区域不失真；不仅可以抵消和屏蔽外场，而且可以产生定向磁场；不仅可以完成线圈系统的本身功能，而且可以实施对屏蔽室的磁清洗。

Description

超低磁空间与磁场复现的集成装置

技术领域

本发明涉及构筑屏蔽室营造磁场强度和磁场梯度均＜200nT的超低磁空间，在此空间内建立磁场线圈模拟复现三维磁场。所属磁空间技术领域，应用于物理学、地学、航空航天、生物医学工程、国防科技等领域。

背景技术

要在相当大的空间范围内(例如＞8m³)，使环境磁场(含地磁场)衰减100倍以上并且改善环境磁场梯度(一般在建筑群体内磁场梯度＞500nT/m)，使之＜50nT/m，那么，最佳选择是构筑磁屏蔽室，这在国内地学领域为岩石磁性测量提供条件中已有采用。如果同时有要求能模拟三维磁场(一般都需要＞100000nT)，那就必须采用线圈系统。本发明就是创造一种屏蔽室与线圈的集成装置，用以实现超低磁空间与磁场复现的兼容功能。

确切的说，磁屏蔽室内有线圈系统工作，在岩石磁性测量中并不少见，比如用以测量岩样剩磁的磁通门就必然使用线圈系统。但是，这个线圈的几何尺寸要比屏蔽室至少小100倍，况且它是感应采集弱磁信号而不是向外发生强磁场。试验证明：当屏蔽室的容积与其内线圈系统的占用体积之比＞3，并且线圈系统三分量产生磁场强度＞10000nT时，那么，线圈发生磁场将对屏蔽室的导磁壳体进行磁化，从而破坏应有的屏蔽效果并扰乱线圈自身物理结构形成的均匀区域和正交性能。

发明内容

本发明的目的是突破传统的技术思路，把屏蔽室与线圈的相斥点化为互补，创造一种新型的磁空间集成装置。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是设计一种屏蔽室与三维线圈套装的集成装置，其屏蔽室用高磁导材料构筑，骨架采用非金属无磁性材料制作，其三维线圈系统以亥姆霍兹模式建立，其屏蔽室为空腔立方体，如门朝东或西方向设置，则采用凸道式门体结构；如门朝南或北方向设置，则采用折道式门体结构。屏蔽室内装配三维线圈系统，在该线圈系统三个轴向两端距屏蔽室内面10cm的位置，分别设立反向制衡线圈。所述的集成装置，其三维线圈系统，其线圈最大边长为屏蔽室容积高的2/3，每轴向一对线圈绕组串联相接于输入端子，每副线圈附加补偿绕组均单独安装输入端子。所述的集成装置，三维线圈系统所产生的定向磁场强度＞100000nT。屏蔽室内装配三维线圈系统，其三维线圈系统在屏蔽室内的落地基面要加固，并以四周地基面建立隔震带。屏蔽室的内几何中心与三维线圈系统的几何中心理重合，误差＜35cm。

本发明的有益效果是，不仅可以衰减环境场强度(可达到＜200nT)，而且可以改善环境场梯度(＜50nT/m)，使线圈系统的均匀区域不失真(由于独立的线圈系统的均匀区域及量级是对环境场无梯度而言)；不仅可以完成线圈系统的本身功能，而且可以实施对屏蔽室的磁清洗。

附图说明

图1是本发明超低磁空间与磁场复现的集成装置的基本结构示意图。

图2是图1中A-A纵剖面的示意图。

图3是图1中B-B横剖面的示意图。

图中1.屏蔽室，2.凸道式门体结构，(2)折道式门体结构，3.三维线圈系统，4.X轴向线圈，5.X轴向线圈，6.Y轴向线圈，7.Y轴向线圈，8.Z轴向线圈，9.Z轴向线圈，10.11.12.13.地脚螺栓，14.上横梁，15.下横梁，16.X轴向反向制衡线圈，17.Z轴向反向制衡线圈，18.X轴向反向制衡线圈，19.Z轴向反向制衡线圈，20.Y轴向反向制衡线圈，21.Y轴向反向制衡线圈，

具体实施方式

请参见图1、图2和图3，用高磁导材料构筑一立方体的屏蔽室1，其骨架采用非金属无磁性材料。门如果朝东或西方向开，采用凸道式门体结构2；如果门朝北或南方向开，采用折道式门体结构(2)。屏蔽室1内预留放置三维线圈系统3的地基面要加固，并于四周建立隔离带以隔震；以亥姆霍兹模式建立三维线圈系统3，Y轴向一对主线圈6、7固接于Z轴向一对主线圈8、9内，Z轴向一对主线圈8、9固接于X轴向一对主线圈4、5内，而上、下横梁14、15正交固接于X轴向一对线圈4、5的上、下方，使三维线圈系统3组装成一整体。X、Y、Z轴向两端距屏蔽室内面10cm位置，分别同轴设反向制衡线圈16、18、20、21、17、19；各反向制衡线圈与它们同轴的主线圈几何尺寸相同，绕组匝数分别主线圈的1/4，且与主线圈反向串联。各线圈均单独附加10匝作补偿绕组。下横梁15的四个外端向下装配有四个地脚螺栓10、11、12、13。三维线圈系统3的最大边长a可以达到屏蔽室1容积的长b、宽c、高d中最小尺寸的2/3，其中，长b＞宽c＞高d，即三维线圈系统3的最大边长a＝2/3d(高)。

三维线圈系统3整体可调高和水平移动，调高时，调校四个地脚螺栓10、11、12、13，水平移动时，推动下横梁15即可。三维线圈系统3的几何中心与屏蔽室1的几何中心的三维坐标重合，误差＜35cm。X、Y、Z三轴各分量的反向制衡线圈与主线圈反向串联后接于一个输入端子，各由一台稳流稳压电源控制。各补偿绕组分别接于一个输入端子备用。

Claims (8)

1.一种建立超低磁空间与磁场复现的集成装置，由屏蔽室套装线圈构成，其屏蔽室用高磁导材料构筑，骨架采用非金属无磁性材料制作，其三维线圈系统以亥姆霍兹模式为基本，其特征是：屏蔽室为立方体，开门或凸道式或折道式；屏蔽室内装配三维线圈系统，并匹配补偿绕组和反向制衡线圈。

2.根据权利要求1所述的集成装置，其特征是：屏蔽室如门朝东或西方向设置，则采用凸道式门体结构；如门朝南或北方向设置，则采用折道式门体结构。

3.根据权利要求1所述的集成装置，其特征是：三维线圈系统的线圈最大边长为屏蔽室容积高的2/3。

4.根据权利要求1所述的集成装置，其特征是：三维线圈系统所产生的定向磁场强度＞100000nT。

5.根据权利要求1所述的集成装置，其特征是：三维线圈系统，在三个轴向两端距屏蔽室内面10cm的位置，分别设立反向制衡线圈。

6.根据权利要求1所述的集成装置，其特征是：三维线圈系统的每副线圈均附加补偿绕组，每副补偿绕组单独安装输入端子。

7.根据权利要求1所述的集成装置，其特征是：屏蔽室内装配三维线圈系统，其三维线圈系统在屏蔽室内的落地基面要加固，并以四周地基面建立隔震带。

8.根据权利要求1所述的集成装置，其特征是：屏蔽室的内几何中心与三维线圈系统的几何中心重合，误差＜35cm。

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