CN111044944B - 一种细长型无矩线圈的非均匀性补偿绕组及补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细长型无矩线圈的非均匀性补偿绕组及补偿方法，在无矩线圈的两端对称增加补偿绕组，细长型无矩线圈的外部绕组长度为L，外径为D，则两端补偿绕组的间距为l，直径为d，匝数为w，满足：d＝D；w＝1；当L/D＝7时，l/L为0.676～0.678；当L/D＝8时，l/L为0.782～0.784；当L/D＝9时，l/L为0.887～0.889；当L/D＝10时，l/L为0.992～0.994。本发明减少无矩线圈长度，能够降低低频弱磁场测试系统的成本。
Description
技术领域
本发明属于电磁场领域，具体涉及一种细长型无矩线圈的非均匀性补偿绕组及补偿方法。
背景技术
在低频弱磁场计量测试时，一般采用在屏蔽筒内使用无矩线圈产生标准磁场的方法。最简单常用的就是屏蔽筒内放置螺线管型无矩线圈，组成低频磁场测试系统。该方式具有屏蔽外界干扰磁场、屏蔽装置与线圈之间相互影响小、可复现的磁场范围下限宽等优点。随着无矩线圈长径比的增加(即细长型无矩线圈)，中心区域的磁场非均匀性远远优于普通线圈，可以比较容易的实现优于万分之一的磁场非均匀性。细长型无矩线圈最典型的用途是用于校准感应式磁传感器，这类传感器的长度可超过1.2m，长径比超过10:1。为了获得在1.2m以上的长度方向优于0.2％左右的磁场非均匀性，无矩线圈的长度将超过1.8m。此时，磁屏蔽筒的长度将在2.2m以上。由于磁屏蔽筒的造价高，该系统的主要成本在磁屏蔽筒上。磁屏蔽筒的成本与长度成正比。为了控制测试系统的总体成本，最有效的途径是控制和减少无矩线圈的长度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种细长型无矩线圈的非均匀性补偿绕组及补偿方法，减少无矩线圈长度，能够降低低频弱磁场测试系统的成本。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种细长型无矩线圈的非均匀性补偿绕组，所述补偿绕组对称绕制在无矩线圈两端，细长型无矩线圈的外部绕组长度为L，外径为D，则两端补偿绕组的间距为l，直径为d，匝数为w，满足：d＝D；w＝1；当L/D＝7时，l/L为0.676～0.678；当L/D＝8时，l/L为0.782～0.784；当L/D＝9时，l/L为0.887～0.889；当L/D＝10时，l/L为0.992～0.994。
进一步地，所述当L/D＝7时，l/L为0.677；当L/D＝8时，l/L为0.783；当L/D＝9时，l/L为0.888；当L/D＝10时，l/L为0.993。
一种细长型无矩线圈的非均匀性补偿方法，所述补偿方法为在无矩线圈的两端对称增加补偿绕组，细长型无矩线圈的外部绕组长度为L，外径为D，则两端补偿绕组的间距为l，直径为d，匝数为w，满足：d＝D；w＝1；当L/D＝7时，l/L为0.676～0.678；当L/D＝8时，l/L为0.782～0.784；当L/D＝9时，l/L为0.887～0.889；当L/D＝10时，l/L为0.992～0.994。
进一步地，当L/D＝7时，l/L为0.677；当L/D＝8时，l/L为0.783；当L/D＝9时，l/L为0.888；当L/D＝10时，l/L为0.993。。
有益效果：
1、本发明采用多匝线圈直接耦合的方式，利用单匝线圈电感调节测量灵敏度，通过匝数调节实现感应线圈和输入线圈的电感匹配，从而达到最大测量灵敏度，可以应用于fT级磁场测量，具有使用范围广、易于设计加工的特点。
2、本发明感应线圈绕线直径小于0.05mm，采用密绕的方式，能够降低绕线的体积对磁场测量带来的影响。
3、本发明感应线圈所采用的材料可以降低感应线圈的热导率，降低磁通噪声和热噪声。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
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细长型无矩线圈的非均匀性补偿绕组，适用于细长型无矩线圈，其长径比为7～10。如图1所示，在无矩线圈的两端对称增加补偿绕组，在保证总体磁场非均匀性的前提下，达到减少无矩线圈长度的目的，进而降低低频弱磁场测试系统的成本。
细长型无矩线圈的外部绕组长度为L，外径为D，匝数为W，两端补偿绕组的间距为l，直径为d，匝数为w，同时满足以下关系：
1)补偿绕组的直径d＝D；
2)匝数w＝1；
3)不同的长径比(L：D)时，间距l满足下表的关系：
| L：D | l：L |
| 7 | 0.677 |
| 8 | 0.783 |
| 9 | 0.888 |
| 10 | 0.993 |
绕制时，将两组补偿绕组分别绕制在无矩线圈外管两端端部，覆盖原线圈，且两端补偿线圈呈轴对称。
以长径比L/D＝7的无矩线圈为例，其长度为630mm，加补偿绕组前后的磁场非均匀性比较见下表。
从表中可以看出，虽然在小范围区域内，补偿后磁场非均匀性可能稍微有点变差，但在大范围区域内，磁场非均匀性改善明显。
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 (4)
1.一种细长型无矩线圈的非均匀性补偿绕组，其特征在于，所述补偿绕组对称绕制在无矩线圈两端，覆盖原线圈，细长型无矩线圈的外部绕组长度为L，外径为D，则两端补偿绕组的间距为l，内径为d，匝数为w，满足：d＝D；w＝1；当L/D＝7时，l/L为0.676～0.678；当L/D＝8时，l/L为0.782～0.784；当L/D＝9时，l/L为0.887～0.889；当L/D＝10时，l/L为0.992～0.994。
2.如权利要求1所述的细长型无矩线圈的非均匀性补偿绕组，其特征在于，所述当L/D＝7时，l/L为0.677；当L/D＝8时，l/L为0.783；当L/D＝9时，l/L为0.888；当L/D＝10时，l/L为0.993。
3.一种细长型无矩线圈的非均匀性补偿方法，其特征在于，所述补偿方法为在无矩线圈的两端对称增加补偿绕组，覆盖原线圈，细长型无矩线圈的外部绕组长度为L，外径为D，则两端补偿绕组的间距为l，内径为d，匝数为w，满足：d＝D；w＝1；当L/D＝7时，l/L为0.676～0.678；当L/D＝8时，l/L为0.782～0.784；当L/D＝9时，l/L为0.887～0.889；当L/D＝10时，l/L为0.992～0.994。
4.如权利要求3所述的细长型无矩线圈的非均匀性补偿方法，其特征在于，当L/D＝7时，l/L为0.677；当L/D＝8时，l/L为0.783；当L/D＝9时，l/L为0.888；当L/D＝10时，l/L为0.993。
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