CN105225791A - 一种磁屏蔽桶的整体消磁装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种磁屏蔽桶的整体消磁装置，其特点是结构简单、使用方便，是一种尤其适用于核磁共振陀螺等领域的小型磁屏蔽桶整体消磁装置。该消磁装置采用在磁屏蔽桶外部布置消磁结构替代现有磁屏蔽桶内部埋布线圈消磁的方法，在确保有效消除磁屏蔽桶剩磁的同时，避免占用磁屏蔽桶内部空间，降低了磁屏蔽桶结构复杂度及设计难度。该消磁装置采用自动化驱动方式，简化了工艺流程，提升消磁装置可靠性。

Description

一种磁屏蔽桶的整体消磁装置

技术领域

本发明属于涉及消磁装置技术领域，特别是一种适用于核磁共振陀螺磁屏蔽桶的整体消磁装置。

背景技术

核磁共振陀螺高度依赖准确稳定的磁场。依靠磁屏蔽桶的被动磁屏蔽是隔离外界磁场干扰的主要方式之一。磁屏蔽桶采用高磁导率的软磁材料制成，其在加工、装配、使用过程中将不可避免的产生剩磁。有别于一般的大型磁屏蔽桶，随着陀螺尺寸的不断降低，小型磁屏蔽桶材料剩磁对桶内磁场的影响已成为主要因素。较大的材料剩磁将加大主动磁补偿的难度，制约陀螺精度的提升，因此需要对磁屏蔽桶消磁。

由于一般的磁屏蔽桶体积较大，层数较多，传统的消磁手法采用内部埋线或轴向穿线法形成闭合磁路以产生足够的消磁场。核磁共振陀螺使用的磁屏蔽桶体积较小，且不宜随时拆装，不适用于内部埋线或穿线消磁。此外，传统的消磁手法多采用人工操作降低磁感应的方式，不具备工艺可重复性且关键参数优化困难，不适用于核磁共振陀螺工程化应用。

因此，亟需研制一种适用于小体积、低层数的磁屏蔽桶的自动化整体消磁装置，从而不影响内部结构的情况下从外部对屏蔽桶进行整体消磁。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种磁屏蔽桶的整体消磁装置，以在确保有效消除磁屏蔽桶剩磁的同时，避免占用磁屏蔽桶内部空间。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种磁屏蔽桶的整体消磁装置，包括消磁线圈、闭磁路托架、编程计算机、数模转换器、功率放大器、变压器；

(1)消磁线圈位于磁屏蔽桶外侧贴近磁屏蔽桶桶壁的位置；

消磁线圈在磁屏蔽桶桶体轴线方向上缠绕的长度L2小于磁屏蔽桶桶体的自身长度L1，消磁线圈和磁屏蔽桶构造形成闭合磁路；

(2)闭磁路托架包括底座和圆环状支撑结构；

底座的长度L3∈(L2，L1)；

磁屏蔽桶穿过设置在底座两端的圆环状支撑结构，圆环状支撑结构的内壁与磁屏蔽桶的外壁对应配合接触；

闭磁路托架的材料与磁屏蔽桶的材料相同，都是坡莫合金；

设定磁屏蔽桶的一端为起始端，另一端为末端；消磁线圈产生的磁力线由磁屏蔽桶的起始端经磁屏蔽桶桶身到达末端，再经由闭磁路结构回到起始端，整条磁路不经过空气，形成完整闭合磁路，以使磁屏蔽桶充分磁化；

(3)编程计算机通过消磁程序生成正弦交流信号，信号幅值由最大值均匀衰减到零；该正弦交流信号为数字信号；

(4)数模转换器将编程计算机生成的数字信号转化为模拟信号并输出，输出信号为消磁驱动信号；

(5)功率放大器的输入端连接数模转换器的输出端，消磁驱动信号经过功率放大器进行功率放大；

(6)变压器的输入端连接功率放大器的输出端，将功率放大器的高功率输出信号转化成为低电压、高电流的输出；变压器的输出端将消磁电流输出至消磁线圈的接线端，从而产生消磁场。

进一步的，如上所述的一种磁屏蔽桶的整体消磁装置中：消磁线圈采用大线径密绕的形式缠绕在磁屏蔽桶上，以减小线圈电阻并产生足够的消磁场。

进一步的，如上所述的一种磁屏蔽桶的整体消磁装置中：编程计算机具备初始信号强度、信号衰减周期以及信号衰减率等消磁关键参数可调的能力。

进一步的，如上所述的一种磁屏蔽桶的整体消磁装置中：功率放大器的最大输出正好可以使磁屏蔽桶被消磁场磁化至饱和。

进一步的，如上所述的一种磁屏蔽桶的整体消磁装置中：变压器仅耦合交流信号，有效消除功率放大器输出的直流偏置分量，确保交流磁场无直流偏置。

本发明技术方案的有益效果在于：该消磁装置采用在磁屏蔽桶外部布置消磁结构替代现有磁屏蔽桶内部埋布线圈消磁的方法，在确保有效消除磁屏蔽桶剩磁的同时，避免占用磁屏蔽桶内部空间，降低了磁屏蔽桶结构复杂度及设计难度。同时搭建数字化消磁线圈驱动装置，具备信号生成、信号放大、隔离偏置等功能，保证了消磁效果具有一致性和可重复性，具备针对磁屏蔽桶尺寸优化消磁线圈驱动电流衰减周期、衰减率等关键参数的能力，提升了消磁的效率和准确度。

附图说明

图1是本发明的装置总体结构示意图；

图2是本发明的消磁结构示意图。

图中：A0.磁屏蔽桶；A01.磁屏蔽桶起始端；A02.磁屏蔽桶末端；A11.消磁线圈；A12.闭磁路托架；A21.编程计算机；A22.数模转换器；A23.功率放大器；A24.变压器。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明技术方案进行进一步详细说明。

一种磁屏蔽桶的整体消磁装置，包括消磁线圈、闭磁路托架、编程计算机、数模转换器、功率放大器、变压器；

(1)消磁线圈位于磁屏蔽桶外侧贴近磁屏蔽桶桶壁的位置；

消磁线圈在磁屏蔽桶桶体轴线方向上缠绕的长度L2小于磁屏蔽桶桶体的自身长度L1，消磁线圈和磁屏蔽桶构造形成闭合磁路；

在本实施例中，针对核磁共振陀螺磁屏蔽桶体积小，层数少的特点，在磁屏蔽桶外部布设高线圈常数的消磁线圈对磁屏蔽桶进行整体消磁，消磁线圈采用大线径密绕的形式缠绕在磁屏蔽桶上，以减小线圈电阻并产生足够的消磁场。

(2)闭磁路托架包括底座和圆环状支撑结构；

底座的长度L3∈(L2，L1)；

磁屏蔽桶穿过设置在底座两端的圆环状支撑结构，圆环状支撑结构的内壁与磁屏蔽桶的外壁对应配合接触；

闭磁路托架的材料与磁屏蔽桶的材料相同，都是坡莫合金，从而在消磁线圈磁路上构建高导磁结构，大大降低整个磁路的磁阻，提高消磁场强度。

设定磁屏蔽桶的一端为起始端，另一端为末端；消磁线圈产生的磁力线由磁屏蔽桶的起始端经磁屏蔽桶桶身到达末端，再经由闭磁路结构回到起始端，整条磁路不经过空气，形成完整闭合磁路，整条磁路不经过空气，形成完整闭合磁路，磁阻很小，可使磁屏蔽桶充分磁化。

(3)编程计算机通过消磁程序生成正弦交流信号，信号幅值由最大值均匀衰减到零；该正弦交流信号为数字信号；在本实施例中，编程计算机具备初始信号强度、信号衰减周期以及信号衰减率等消磁关键参数可调的能力，可以实现高效、准确的消磁。

(4)数模转换器将编程计算机生成的数字信号转化为模拟信号并输出，输出信号为消磁驱动信号；

(5)功率放大器的输入端连接数模转换器的输出端，消磁驱动信号经过功率放大器进行功率放大；功率放大器的最大输出正好可以使磁屏蔽桶被消磁场磁化至饱和。

(6)变压器的输入端连接功率放大器的输出端，将功率放大器的高功率输出信号转化成为低电压、高电流的输出；变压器的输出端将消磁电流输出至消磁线圈的接线端，从而产生消磁场。变压器仅耦合交流信号，有效消除功率放大器输出的直流偏置分量，确保交流磁场无直流偏置，使消磁更加准确彻底。

本发明一种磁屏蔽桶的整体消磁装置的具体操作流程如下：

1.将消磁线圈、磁屏蔽桶、闭磁路托架按图2所示布置好。

2.依次连接好编程计算机、数模转换器、功率放大器、变压器、消磁线圈；设置好各级参数。

3.启动消磁程序。

4.程序自动运行结束后断开变压器与消磁线圈的连接；将磁屏蔽桶从闭磁路托架上取下并撤去消磁线圈。

Claims (5)

1.一种磁屏蔽桶的整体消磁装置，其特征在于：包括消磁线圈、闭磁路托架、编程计算机、数模转换器、功率放大器、变压器；

(1)消磁线圈位于磁屏蔽桶外侧贴近磁屏蔽桶桶壁的位置；

消磁线圈在磁屏蔽桶桶体轴线方向上缠绕的长度L2小于磁屏蔽桶桶体的自身长度L1，消磁线圈和磁屏蔽桶构造形成闭合磁路；

(2)闭磁路托架包括底座和圆环状支撑结构；

底座的长度L3∈(L2，L1)；

磁屏蔽桶穿过设置在底座两端的圆环状支撑结构，圆环状支撑结构的内壁与磁屏蔽桶的外壁对应配合接触；

闭磁路托架的材料与磁屏蔽桶的材料相同，都是坡莫合金；

设定磁屏蔽桶的一端为起始端，另一端为末端；消磁线圈产生的磁力线由磁屏蔽桶的起始端经磁屏蔽桶桶身到达末端，再经由闭磁路结构回到起始端，整条磁路不经过空气，形成完整闭合磁路，以使磁屏蔽桶充分磁化；

(3)编程计算机通过消磁程序生成正弦交流信号，信号幅值由最大值均匀衰减到零；该正弦交流信号为数字信号；

(4)数模转换器将编程计算机生成的数字信号转化为模拟信号并输出，输出信号为消磁驱动信号；

(5)功率放大器的输入端连接数模转换器的输出端，消磁驱动信号经过功率放大器进行功率放大；

(6)变压器的输入端连接功率放大器的输出端，将功率放大器的高功率输出信号转化成为低电压、高电流的输出；变压器的输出端将消磁电流输出至消磁线圈的接线端，从而产生消磁场。

2.如权利要求1所述的一种磁屏蔽桶的整体消磁装置，其特征在于：消磁线圈采用大线径密绕的形式缠绕在磁屏蔽桶上，以减小线圈电阻并产生足够的消磁场。

3.如权利要求1所述的一种磁屏蔽桶的整体消磁装置，其特征在于：编程计算机具备初始信号强度、信号衰减周期以及信号衰减率等消磁关键参数可调的能力。

4.如权利要求1所述的一种磁屏蔽桶的整体消磁装置，其特征在于：功率放大器的最大输出正好可以使磁屏蔽桶被消磁场磁化至饱和。

5.如权利要求1所述的一种磁屏蔽桶的整体消磁装置，其特征在于：变压器仅耦合交流信号，有效消除功率放大器输出的直流偏置分量，确保交流磁场无直流偏置。