CN109597010A - 一种基于主动补偿的高性能磁屏蔽装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于主动补偿的高性能磁屏蔽装置与方法，具体包括以下步骤：步骤一，首先，搭建多层的磁屏蔽筒，由内向外相邻材料采用高导磁材料或高导磁材料与高导电材料混合搭配，并且每两层之间采用无磁材料隔离填充，磁屏蔽筒两侧安装可拆卸的端盖，实现人体头部在磁屏蔽筒内不同位置进行测试；第二步，然后，针对磁屏蔽筒的两端关盖、单端开盖、两端开盖三种不同的磁屏蔽边界条件，通过有限元仿真方法，分别设计小磁场系数的三维补偿线圈，并将三维补偿线圈绕制在同一线圈骨架上，同心装配在磁屏蔽筒中；第三步，最后，搭建高精度稳场装置。该发明实现磁屏蔽筒均匀区内磁场接近零，为脑磁及其他生物磁场测量提供最优的磁场屏蔽环境。

Description

一种基于主动补偿的高性能磁屏蔽装置与方法

技术领域

发明涉及磁屏蔽技术领域，具体为一种基于主动补偿的高性能磁屏蔽装置与方法。

背景技术

脑磁测量是目前唯一一种无创、实时探测大脑神经元电活动所产生磁场的技术，应用过程中需抑制外界环境磁场的干扰，降低环境磁场对弱磁测量性能的影响，以提高受试者大脑放置区域的磁场测量灵敏度。传统抑制外界磁场仅采用基于磁屏蔽筒的被动磁屏蔽方式，无法完全消除屏蔽筒内的剩余磁场。

发明内容

发明的目的在于提供一种基于主动补偿的高性能磁屏蔽装置与方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种基于主动补偿的高性能磁屏蔽装置与方法，具体包括以下步骤：

步骤一，首先，搭建多层的磁屏蔽筒，由内向外相邻材料采用高导磁材料或高导磁材料与高导电材料混合搭配，并且每两层之间采用无磁材料隔离填充，磁屏蔽筒两侧安装可拆卸的端盖，实现人体头部在磁屏蔽筒内不同位置进行测试；

第二步，然后，针对磁屏蔽筒的两端关盖、单端开盖、两端开盖三种不同的磁屏蔽边界条件，通过有限元仿真方法，分别设计小磁场系数的三维补偿线圈，并将三维补偿线圈绕制在同一线圈骨架上，同心装配在磁屏蔽筒中；

第三步，最后，搭建高精度稳场装置。

优选的，所述搭建高精度稳场装置的具体步骤包括：

S1、将磁强计放置于磁屏蔽筒内，分别检测两端关盖、单端开盖、两端开盖不同状态下的剩余磁场大小；

S2、将剩余磁场大小反馈给数字PID控制器，数字PID控制器驱动高精度电流源为对应的三维补偿线圈通电，产生与剩磁大小相等方向相反的磁场，使得磁屏蔽筒内均匀区的磁场接近零。

优选的，所述磁屏蔽筒的层数为2-8层。

优选的，所述高导磁材料一般为坡莫合金，所述高导电材料一般为锰锌铁氧体，所述高导磁材料用于屏蔽地磁场，所述高导电材料用于屏蔽交流磁场。

与现有技术相比，发明的有益效果是：通过构造多层磁屏蔽筒，材料选用高导磁材料和高导电材料，其中高导磁材料用于屏蔽地磁场，高导电材料用于屏蔽交流磁场；可应用于磁屏蔽筒两端关盖、单端开盖、两端开盖等不同应用场合；针对磁屏蔽筒不同的磁屏蔽边界条件，通过有限元仿真方法，分别设计小磁场系数的三维补偿线圈，绕制在同一线圈骨架上，同心装配在磁屏蔽筒中；通过高精度稳场装置实现磁屏蔽筒的主动磁补偿，使得磁屏蔽筒内剩余磁场达到最小，使得磁屏蔽筒中心附件环境磁场接近零，为脑磁测量提供最优的磁场屏蔽环境。

附图说明

图1为发明装配的基于主动补偿的高性能磁屏蔽装置结构示意图；

图2为发明的高精度稳场装置的控制系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，发明提供一种技术方案：一种基于主动补偿的高性能磁屏蔽装置与方法，具体包括以下步骤：

步骤一，首先，搭建多层的磁屏蔽筒，由内向外相邻材料采用高导磁材料或高导磁材料与高导电材料混合搭配，并且每两层之间采用无磁材料隔离填充，磁屏蔽筒两侧安装可拆卸的端盖，实现人体头部或其他感兴趣部位在磁屏蔽筒内不同位置进行测试；

第二步，然后，针对磁屏蔽筒的两端关盖、单端开盖、两端开盖三种不同的磁屏蔽边界条件，通过有限元仿真方法，分别设计小磁场系数的三维补偿线圈，并将三维补偿线圈绕制在同一线圈骨架上，同心装配在磁屏蔽筒中；

第三步，最后，搭建高精度稳场装置。

所述搭建高精度稳场装置的具体步骤包括：

S1、将磁强计放置于磁屏蔽筒内，分别检测两端关盖、单端开盖、两端开盖不同状态下的剩余磁场大小；

S2、将剩余磁场大小反馈给数字PID控制器，数字PID控制器驱动高精度电流源为对应的三维补偿线圈通电，产生与剩磁大小相等方向相反的磁场，使得磁屏蔽筒均匀区内磁场接近零。

优选的，所述磁屏蔽筒的层数为2-8层。

所述高导磁材料一般为坡莫合金，所述高导电材料一般为锰锌铁氧体，所述高导磁材料用于屏蔽地磁场，所述高导电材料用于屏蔽交流磁场。

该基于主动补偿的高性能磁屏蔽装置与方法，通过构造多层磁屏蔽筒，材料选用高导磁材料和高导电材料，其中高导磁材料用于屏蔽地磁场，高导电材料用于屏蔽交流磁场；可应用于磁屏蔽筒两端关盖、单端开盖、两端开盖等不同应用场合；针对磁屏蔽筒不同的磁屏蔽边界条件，通过有限元仿真方法，分别设计小磁场系数的三维补偿线圈，绕制在同一线圈骨架上，同心装配在磁屏蔽筒中；通过高精度稳场装置实现磁屏蔽筒的主动磁补偿，使得磁屏蔽筒内剩余磁场达到最小，使得磁屏蔽筒中心附件环境磁场接近零，为脑磁测量提供最优的磁场屏蔽环境。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种基于主动补偿的高性能磁屏蔽装置与方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤一，首先，搭建多层的磁屏蔽筒，由内向外相邻材料采用高导磁材料或高导磁材料与高导电材料混合搭配，并且每两层之间采用无磁材料隔离填充，磁屏蔽筒两侧安装可拆卸的端盖，实现人体头部或其他待测部位在磁屏蔽筒内不同位置进行测试；

第二步，然后，针对磁屏蔽筒的两端关盖、单端开盖、两端开盖三种不同的磁屏蔽边界条件，通过有限元仿真方法，分别设计小磁场系数的三维补偿线圈，并将线圈绕制在同一线圈骨架上，同心装配在磁屏蔽筒中；

第三步，最后，搭建高精度稳场装置。

2.如权利要求1所述的一种基于主动补偿的高性能磁屏蔽装置与方法，其特征在于：所述搭建高精度稳场装置的具体步骤包括：

S1、将磁强计放置于磁屏蔽筒内，分别检测两端关盖、单端开盖、两端开盖不同状态下的剩余磁场大小；

S2、将剩余磁场大小反馈给数字PID控制器，数字PID控制器驱动高精度电流源为对应的三维补偿线圈通电，产生与剩磁大小相等方向相反的磁场，使得磁屏蔽筒均匀区内磁场接近零。

3.如权利要求1所述的一种基于主动补偿的高性能磁屏蔽装置与方法，其特征在于：所述磁屏蔽筒的层数为2-8层。

4.如权利要求1所述的一种基于主动补偿的高性能磁屏蔽装置与方法，其特征在于：所述高导磁材料一般为坡莫合金，所述高导电材料一般为锰锌铁氧体，所述高导磁材料用于屏蔽地磁场，所述高导电材料用于屏蔽交流磁场。