CN102136336A - 一种通过分流补偿磁场线圈非均匀性的方法 - Google Patents

Abstract

一种通过分流补偿磁场线圈非均匀性的方法，具体有多个线圈组成的磁场线圈系统非均匀性补偿方法。本发明中磁场线圈是进行磁学测试试验的载体；每个线圈并联一个调流电阻箱，调流电阻箱可以对通过单个线圈的电流进行调节；利用分流电阻箱微调通过单个线圈的电流，使各个线圈的等效匝数比例达到理论最佳值，以补偿因线圈匝数及机械加工误差引起的磁场非均匀性。

Description

一种通过分流补偿磁场线圈非均匀性的方法

技术领域

本发明涉及磁场线圈非均匀性补偿技术，特别是涉及有多个线圈组成的磁场线圈系统非均匀性补偿方法。

背景技术

目前使用磁场线圈，由于线圈绕组匝数只能取整数和机械加工误差引起线圈实际尺寸变化，磁场线圈工作区的实际磁场非均匀性与理论设计值有较大差别。以鲁本士线圈为例，其线圈外径10％尺寸半径的工作区内磁场非均匀性的理论值小于1×10^-5，而实际非均匀性可达1×10^-3以上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过分流补偿磁场线圈非均匀性的方法，该方法可以补偿因为线圈绕组匝数只能取整数和机械加工误差导致线圈实际尺寸变化而引起的磁场线圈均匀性变差。

本发明的目的通过这样的技术方案来实现：一种通过分流补偿磁场线圈非均匀性的方法，在磁场线圈的每个线圈都并联一个分流电阻箱，通过分流电阻箱微调通过单个线圈的电流，使各个线圈的等效匝数比例达到理论最佳值，以补偿因线圈匝数及机械加工误差引起的磁场非均匀性。

分流电阻箱的电阻选择应服从以下公式：

$R_i=\frac{K_{\mathrm{Bi}}{K}_{B0}^{\′}}{K_{B0}{K}_{\mathrm{Bi}}^{\′}-K_{B0}^{\′}{K}_{\mathrm{Bi}}}{r}_i$

式中：

R_i——第i个线圈并联分流电阻箱的电阻，单位为欧姆(Ω)；

K_Bi——第i个线圈在工作区中心点的理论线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

K′_B0——线圈常数的实际值与理论值的相对差值最小的线圈在工作区中心点的实际线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

K_B0——线圈常数的实际值与理论值的相对差值最小的线圈在工作区中心点的理论线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

K′_Bi——第i个线圈在工作区中心点的实际线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

r_i——第i个线圈绕组的电阻，单位为欧姆(Ω)。

电阻箱的线圈常数的实际值与理论值的相对差值最小的线圈，其并联的分流电阻箱在工作时与线圈断开连接。

本发明中磁场线圈是进行磁学测试试验的载体；每个线圈并联一个调流电阻箱，调流电阻箱可以对通过单个线圈的电流进行调节；利用分流电阻箱微调通过单个线圈的电流，使各个线圈的等效匝数比例达到理论最佳值，以补偿因线圈匝数及机械加工误差引起的磁场非均匀性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明的等效电路图。

图中：1、稳流源，2、分流电阻箱，3、磁场线圈，4、被测仪器。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种通过分流补偿磁场线圈非均匀性的方法，由稳流源1提供电源，在磁场线圈3的每个线圈都并联一个分流电阻箱2，通过分流电阻箱微调通过单个磁场线圈3的电流，使各个磁场线圈3的等效匝数比例达到理论最佳值，以补偿因线圈匝数及机械加工误差引起的磁场非均匀性。

分流电阻箱的电阻选择应服从以下公式：

$R_i=\frac{K_{\mathrm{Bi}}{K}_{B0}^{\′}}{K_{B0}{K}_{\mathrm{Bi}}^{\′}-K_{B0}^{\′}{K}_{\mathrm{Bi}}}{r}_i$

式中：

R_i——第i个线圈并联分流电阻箱的电阻，单位为欧姆(Ω)；

K_Bi——第i个线圈在工作区中心点的理论线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

K′_B0——线圈常数的实际值与理论值的相对差值最小的线圈在工作区中心点的实际线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

K_B0——线圈常数的实际值与理论值的相对差值最小的线圈在工作区中心点的理论线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

K′_Bi——第i个线圈在工作区中心点的实际线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

r_i——第i个线圈绕组的电阻，单位为欧姆(Ω)。

分流电阻箱2的线圈常数的实际值与理论值的相对差值最小的线圈，其并联的分流电阻箱在工作时与线圈断开连接。

磁场线圈3一般有多个串联线圈组成，线圈数量一般在2个～6个之间。每个线圈均并联一个分流电阻箱2，分流电阻箱2的可调电阻范围一般为线圈绕组电阻的50倍到100000倍之间。

实际均匀性补偿中，分流电阻箱的电阻选择应服从以下公式：

$R_i=\frac{K_{\mathrm{Bi}}{K}_{B0}^{\′}}{K_{B0}{K}_{\mathrm{Bi}}^{\′}-K_{B0}^{\′}{K}_{\mathrm{Bi}}}{r}_i$

式中：

R_i——第i个线圈并联分流电阻箱的电阻，单位为欧姆(Ω)；

K_Bi——第i个线圈在工作区中心点的理论线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

K′_B0——线圈常数的实际值与理论值的相对差值最小的线圈在工作区中心点的实际线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

K_B0——线圈常数的实际值与理论值的相对差值最小的线圈在工作区中心点的理论线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

K′_Bi——第i个线圈在工作区中心点的实际线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

r_i——第i个线圈绕组的电阻，单位为欧姆(Ω)。

其中线圈常数的实际值与理论值的相对差值最小的线圈，其并联的分流电阻箱在工作时与线圈断开连接。所谓相对差值最小，指按以下公式的计算结果值最小。

$\mathrm{\Δ}{K}_{\mathrm{Bi}}=\frac{K_{\mathrm{Bi}}^{\′}-K_{\mathrm{Bi}}}{K_{\mathrm{Bi}}}$

式中：

ΔK_Bi——第i个线圈在工作区中心点的实际线圈常数与理论线圈常数的相对差值。

以亥姆霍兹线圈为例，亥姆霍兹线圈有两个相同的圆形线圈组成，半径为0.5m，间距0.5m，线圈绕组56匝，采用直径1mm漆包线。该亥姆霍兹线圈在中心点的线圈常数理论值为1.007×10^-4T/A，在Φ100mm球形空间的理论非均匀性为1.15×10^-4；单个线圈在中心点的线圈常数理论值为5.035×10^-5T/A，绕组电阻3.83Ω。

该亥姆霍兹线圈加工完成后，在中心点的线圈常数实际测量值为1.012×10^-4T/A，在Φ100mm球形空间的实际非均匀性为4.8×10^-4；单个线圈在中心点的线圈常数实际测量值为5.085×10^-5T/A和5.039×10^-5T/A，绕组电阻3.94Ω和3.95Ω。

为了补偿的非均匀性，根据本发明的实施方式，在两个线圈绕组并联分流电阻箱，分流电阻箱的电阻调节范围0～11.1111kΩ，调节不进0.1Ω。与线圈常数实际测量值为5.039×10^-5T/A的分流电阻箱在工作时与线圈断开连接，实际上相当于线圈常数实际测量值为5.085×10^-5T/A的线圈上并联了分流电阻箱。根据本发明的计算公式，调节分流电阻箱电阻值到431.6Ω。

测量进行了非均匀性后的线圈常数及非均匀性，结果如下：中心点线圈常数为1.008×10^-4T/A，在Φ100mm球形空间的实际非均匀性为1.6×10^-4。

Claims (3)

1.一种通过分流补偿磁场线圈非均匀性的方法，其特征在于：在磁场线圈的每个线圈都并联一个分流电阻箱，通过分流电阻箱微调通过单个线圈的电流，使各个线圈的等效匝数比例达到理论最佳值，以补偿因线圈匝数及机械加工误差引起的磁场非均匀性。

2.根据权利要求1所述的磁场线圈非均匀性补偿方法，其特征在于：分流电阻箱的电阻选择应服从以下公式：

$R_i=\frac{K_{\mathrm{Bi}}{K}_{B0}^{\′}}{K_{B0}{K}_{\mathrm{Bi}}^{\′}-K_{B0}^{\′}{K}_{\mathrm{Bi}}}{r}_i$

式中：

R_i——第i个线圈并联分流电阻箱的电阻，单位为欧姆(Ω)；

K_Bi——第i个线圈在工作区中心点的理论线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

K′_B0——线圈常数的实际值与理论值的相对差值最小的线圈在工作区中心点的实际线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

K_B0——线圈常数的实际值与理论值的相对差值最小的线圈在工作区中心点的理论线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

K′_Bi——第i个线圈在工作区中心点的实际线圈常数，单位为特斯拉每安培(T/A)；

r_i——第i个线圈绕组的电阻，单位为欧姆(Ω)。

3.根据权利要求1或2所述的通过分流补偿磁场线圈非均匀性的方法，其特征在于：电阻箱的线圈常数的实际值与理论值的相对差值最小的线圈，其并联的分流电阻箱在工作时与线圈断开连接。

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