CN110911087A - 一种磁屏蔽装置主动消磁方法 - Google Patents

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周昌剑
赵文纯
张海波
顾清
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710th Research Institute of CSIC
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F13/00—Apparatus or processes for magnetising or demagnetising
    • H01F13/006—Methods and devices for demagnetising of magnetic bodies, e.g. workpieces, sheet material

Abstract

本发明公开了一种磁屏蔽装置主动消磁方法，按照磁屏蔽装置的两个取向方向绕制消磁线圈产生闭合磁场，利用消磁电源产生幅值逐渐减小的交流振荡电流，使消磁线圈在取向方向上产生交流振荡磁场，并沿闭合的循环取向流动，进而消磁。本发明能够解决磁屏蔽装置被磁化的问题。

Description

一种磁屏蔽装置主动消磁方法
技术领域
本发明属于电磁场领域，具体涉及一种磁屏蔽装置主动消磁方法。
背景技术
对高精度磁传感器的校准和标定时，为了降低和消除地磁场及地磁波动等各种干扰磁场对工作区磁场稳定性的影响，往往使用磁场屏蔽技术，即通过高导磁屏蔽材料制作的屏蔽装置在内部工作区实现剩磁较小的零磁空间。零磁空间可以标定磁传感器的噪声指标，为了扩宽磁屏蔽装置的应用范围，常常和磁场线圈组合使用来标定磁传感器的灵敏度、线性度等指标。磁场线圈复现的标准磁场与磁屏蔽层会相互耦合使屏蔽层的感应磁场和固有磁场均增大，内部工作区不再是零磁空间，屏蔽装置剩磁增大，屏蔽效能降低。
随着研究的深入，在屏蔽装置内用无矩线圈替代普通磁场线圈，大大降低与磁屏蔽层之间的耦合作用。以磁屏蔽装置内部尺寸为2m×2m×2m、普通亥姆霍兹线圈的外形尺寸为1m×1m×1m为例，在线圈中心产生100uT的磁场时，屏蔽层处的剩余磁场约为12uT；普通的亥姆霍兹线圈替换成无矩线圈，在线圈中心产生100uT的磁场时，屏蔽层处的剩余磁场为1.3uT，屏蔽层的影响大幅度降低。
磁场线圈和屏蔽层的相互影响大幅降低，但是无法完全消除，对于磁屏蔽装置内部剩磁在0.05uT～0.2uT范围下(典型屏蔽室剩磁指标)还是会把磁屏蔽装置磁化，外界的磁场干扰、地磁场的影响均会把磁屏蔽装置缓慢磁化，因此，需要解决磁屏蔽装置被磁化的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种磁屏蔽装置主动消磁方法，能够解决磁屏蔽装置被磁化的问题。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种磁屏蔽装置主动消磁方法，按照磁屏蔽装置的两个取向方向绕制消磁线圈产生闭合磁场，利用消磁电源产生幅值逐渐减小的交流振荡电流，使消磁线圈在取向方向上产生交流振荡磁场，并沿闭合的循环取向流动，进而消磁。
进一步地，所述交流振荡磁场满足Bx＝KBxIx，且Bxmax＞B0；
式中，Bx为消磁线圈的磁感应强度；Bxmax为消磁线圈的磁感应强度最大值；B0为取向屏蔽材料起始磁化的临界点；KBx为消磁线圈的线圈常数；Ix为通过消磁线圈的电流大小。
进一步地，在消磁阶段，当电流幅值衰减到0.2Imax时，电流衰减的步进小于之前的步进值，Imax为通过消磁线圈的电流的最大值。
进一步地，电流衰减到零后，首先断开消磁线圈和消磁电源之间的回路，然后断开消磁电源。
进一步地，如果两个取向方向同时消磁，则将两组消磁线圈的输入端和输出端串联。
有益效果：
1、本发明在磁屏蔽装置磁场取向循环方向绕制消磁线圈，利用消磁程控电流源产生幅值逐渐减小的交流振荡电流，使磁屏蔽层在取向循环方向产生逐渐减小直至为零的振荡交流磁场，从而达到整体式消磁的目的，相比局部消磁方法，消磁后磁屏蔽装置内剩余磁场更加均匀，可以防止取向屏蔽材料制作的磁屏蔽装置被磁化后屏蔽效能下降，消磁方法方便快捷，使磁屏蔽装置达到最佳的技术状态。
2、本发明在电流衰减到零后，首先断开消磁线圈和消磁电源之间的回路，然后断开消磁电源开关，这样可以避免消磁电源的内部绕组产生的磁场影响到磁屏蔽装置，若先断开消磁电源，消磁线圈中的残余耦合电流会影响消磁的效果。
附图说明
图1为消磁线圈绕制示意图(磁场取向方向是以Y轴为固定轴，XOZ平面取向循环)；
图2为幅值逐渐减小的交流振荡电流示意图；
图3为消磁装置组成示意图；
其中，I-消磁电源，R-负载电阻，L-消磁线圈，1-磁屏蔽装置。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种磁屏蔽装置主动消磁方法，磁屏蔽装置由取向屏蔽材料制作，如图3所示，采用的消磁装置包括：消磁电源I、负载电阻R和消磁线圈L。
按照磁屏蔽装置1的两个取向方向绕制消磁线圈L产生闭合磁场，利用消磁电源I产生幅值逐渐减小的交流振荡电流，交流振荡电流如图2所示的加粗部分，使消磁线圈L在取向方向上产生交流振荡磁场，并沿闭合的循环取向流动，进而消磁。
一般磁屏蔽装置1由两个取向循环方向，如图1所示，以六面体屏蔽装置为例，一个磁场取向方向是以Y轴为固定轴，取向循环方向环绕Y轴，即Y轴垂直于取向循环方向所构成的平面，如图1箭头所示。另一个是以X轴为固定轴，取向循环方向环绕X轴，图中未画出。此时，消磁线圈沿屏蔽装置边框绕制，产生的磁场方向与取向方向一致，即分别沿六面体的两个YOZ平面、两个XOY平面循环，位于XOZ平面上的消磁线圈采用双绞线方式绕制，使互相平行的消磁线圈上通过方向相反的电流，以此相互抵消，在非取向方向上不产生磁场。另一组消磁线圈为抵消取向循环方向环绕X轴的磁场，绕制方式与上述取向循环方向环绕Y轴的消磁线圈绕制方式一致。
交流振荡磁场满足以下关系：
Bx＝KBxIx
式中：
Bx——消磁线圈的磁感应强度；
KBx——消磁线圈的线圈常数，即磁电转换系数；
Ix——通过消磁线圈L的电流大小。
同时满足：
Bxmax＞B0
Bxmax——消磁线圈的磁感应强度最大值；
B0——取向屏蔽材料起始磁化的临界点。
根据上述要求，选择消磁线圈的匝数、线径及通过的最大电流强度。
在开始消磁时交流电流步进可稍大点取0.1Imax，持续时间步进0.1T；当电流幅值达到0.2Imax时，电流步进稍小取0.01Imax，持续时间步进0.01T，T为消磁总时间，为自定义值。
消磁完成后，首先断开消磁线圈L和消磁电源I之间的回路，然后断开消磁电源I，以免消磁电源I的内部绕组产生的磁场影响到磁屏蔽装置1的消磁线圈。
为了提高消磁效率，如果两个取向方向同时消磁，则可以将两组消磁线圈L的输入端和输出端串联同时消磁。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种磁屏蔽装置主动消磁方法，其特征在于，按照磁屏蔽装置的两个取向方向绕制消磁线圈产生闭合磁场，利用消磁电源产生幅值逐渐减小的交流振荡电流，使消磁线圈在取向方向上产生交流振荡磁场，并沿闭合的循环取向流动，进而消磁。
2.如权利要求1所述的磁屏蔽装置主动消磁方法，其特征在于，所述交流振荡磁场满足Bx＝KBxIx，且Bxmax＞B0；
式中，Bx为消磁线圈的磁感应强度；Bxmax为消磁线圈的磁感应强度最大值；B0为取向屏蔽材料起始磁化的临界点；KBx为消磁线圈的线圈常数；Ix为通过消磁线圈的电流大小。
3.如权利要求2所述的磁屏蔽装置主动消磁方法，其特征在于，在消磁阶段，当电流幅值衰减到0.2Imax时，电流衰减的步进小于之前的步进值，Imax为通过消磁线圈的电流的最大值。
4.如权利要求1所述的磁屏蔽装置主动消磁方法，其特征在于，电流衰减到零后，首先断开消磁线圈和消磁电源之间的回路，然后断开消磁电源。
5.如权利要求1所述的磁屏蔽装置主动消磁方法，其特征在于，如果两个取向方向同时消磁，则将两组消磁线圈的输入端和输出端串联。
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